| 不同环境温度对30cm离子推力器三栅极组件的离子刻蚀速率影响分析 |
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| 引用本文： | 孙明明,耿海,龙建飞,杨俊泰.不同环境温度对30cm离子推力器三栅极组件的离子刻蚀速率影响分析[J].推进技术,2020,41(1):121-131. |
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| 作者姓名： | 孙明明 耿海 龙建飞 杨俊泰 |
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| 作者单位： | 兰州空间技术物理研究所,兰州空间技术物理研究所,南华大学,兰州空间技术物理研究所 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金青年科学基金项目（61901202） |
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| 摘 要： | 为了对不同环境温度造成的30cm离子推力器三栅极组件离子刻蚀速率的影响进行分析,采用有限元仿真与试验验证相结合的方法,计算并试验验证了不同环境温度下的三栅极组件热平衡温度以及栅极间的相对位移变化,采用流体方法模拟了不同环境温度(20℃,-70℃,-120℃和-170℃)对三栅极组件的刻蚀影响,并结合短期寿命试验结果进行验证。结果显示:随着环境温度的降低,屏栅达到温度平衡的时间无变化,而加速栅温度平衡所需的时间则明显延长,20℃下的屏栅和加速栅热仿真结果与室温下推力器热平衡试验结果比对误差分别为7%和5%;其次环境温度的降低,会导致屏栅与加速栅的中心间距和边缘间距均缩小,而加速栅和减速栅的边缘间距却逐渐拉大,仿真结果与栅极热间距摄像测量结果符合性较好;根据三栅极组件的栅孔径扩大率随环境温度变化的计算结果来看,加速栅中心和减速栅边缘是离子刻蚀的主要位置,轰击至加速栅中心区域的离子数速率约是边缘的3倍,而轰击至减速栅边缘区域的离子数速率是中心的2.5倍,且环境温度的降低对加速栅中心区域离子刻蚀的影响更为强烈;经2100h的寿命试验验证,仿真结果与试验结果基本符合,误差经分析认为主要来自于流体方法的参数设置过程以及栅孔壁面均匀刻蚀的计算假设。
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| 关 键 词： | 离子推力器 三栅极组件 环境温度 离子腐蚀速率 |
| 收稿时间： | 2018/12/3 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2019/11/11 0:00:00 |
Effects of Different Ambient Temperature on Ion Erosion Rate for Triple Grid of 30cm Diameter Ion Thruster |
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| SUN Ming-ming,GENG hai,LONG Jian-fei,YANG Jun-tai.Effects of Different Ambient Temperature on Ion Erosion Rate for Triple Grid of 30cm Diameter Ion Thruster[J].Journal of Propulsion Technology,2020,41(1):121-131. |
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| Authors: | SUN Ming-ming GENG hai LONG Jian-fei YANG Jun-tai |
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| Institution: | Lanzhou Institute of Physics,,, |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | ion thruster the triple grid ambient temperature ion erosion rate |
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