离子液体电喷微推力器系统设计及性能初步研究

为了研究发射电压和流量对离子液体电喷微推力器性能的影响,设计了一种主动供给型离子液体电喷微推力器,建立了推进剂供给系统、真空系统和飞行时间测试系统,首先对推进剂供给系统进行了流量标定,使用飞行时间法在不同流量和不同发射电压条件下对推力器进行测试,根据飞行时间曲线得出推力器的基本性能。试验证明推力器能够在真空环境中实现正负模式交替发射,得到了推进剂供应系统的流量变化范围和推力器性能随发射电压和流量的变化规律。结果表明该系统推进剂流量供应为100nL/s～500nL/s。发射电流均随发射电压和流量增加而增加,发射电流受发射电压的影响更加显著。推力器推力受发射电压影响较大而比冲受流量影响较大。在实验条件下推力器的推力为112μN～183μN,比冲为250s～315s,效率为77%～90%,表明推力器处于胶体发射模式。     

离子液体电喷推力器羽流中和特性研究

电推进装置的带电羽流会对航天器产生多种危害，为了降低离子液体电喷推力器带电羽流对航天器产生的潜在安全风险，需要对其进行羽流中和。根据离子液体电喷推力器的羽流自中和特性，提出了时间变化法和空间变化法，并对其进行了实验验证。用时间变化法分析了单推力器的脉冲电压的频率、幅值和占空比对羽流中和特性的影响。以20Hz作为实验的条件，单推力器样机实现羽流中和的正负电压幅值比为0.95~0.98，在发射电压幅值分别为±2.2，±2.6，±3.0kV情况下，羽流中和时正电压占空比分别为35.5%，38.1%，40.4%。空间变化法中使用双推力器模块分析了电压幅值对羽流中和特性的影响。实验结果表明，两个推力器模块羽流中和时的正负电压幅值比为0.95~0.98，与时间变化法的实验结果基本一致，证明了两个推力器协同工作情况下羽流中和的可行性。