30cm离子推力器栅极组件热应力及热形变计算模拟

为了降低30cm口径离子推力器栅极组件工作时的热形变位移,采用材料力学分析以及有限元分析方法研究了边缘不约束和边缘约束下的栅极组件热应力分布以及热形变位移,提出了相关的热应力降低措施并进行了模拟验证。结果显示,将栅极等效为圆形平板且边缘无约束时,水平方向的拉伸应力引起的最大热形变位移约为0.3mm,栅极几何中心处的热应力最大,约为1.5MPa,法线方向的热形变位移基本为0;将栅极等效为圆形平板且边缘约束时,最大挠度出现在结构几何中心处,约为1.255mm,水平方向最大拉伸形变量为0.01mm,理论计算值与仿真结果基本一致,且真实栅极拱形结构在此约束条件下会产生更大的热形变位移,可能导致栅极的聚焦性能变差以及栅极之间的短路现象;热设计改进措施验证表明降低结构的整体温度并且更换热膨胀系数较低的材料是减小热形变位移的较好措施。     

基于Matlab/Simulink的离子推力器输入参数设计模型研究

离子推力器的输入参数设计直接决定其工作性能以及寿命,为了有效降低在前期设计阶段,由于输入参数设计缺陷导致的输出性能和预估寿命不一致性,以及后期优化改进所带来的风险及高昂成本,根据离子推力器工作过程的宏观描述以及寿命理论预估方法,基于Matlab/Simulink建立起离子推力器输入参数设计模型,实现了根据推力、比冲、效率等设计指标完成输入参数计算以及寿命预估的目的。结果显示:以30cm离子推力器为例,根据参数设计模型得到5kW额定工况下的关键输入参数与目前实际输入参数的比对误差均在5%以内,而模型得到的关键指标参数与冷启动试验测试值的比对误差同样在5%以内,3600h后的加速栅孔径刻蚀计算结果与试验结果比对误差在10%以内,证明了离子推力器输入参数设计模型的合理性,输入参数设计模型可用于后续同类型离子推力器的早期输入参数确定以及设计指标匹配性评价。     

航天器开关电源差模滤波器设计方法研究

航天器DC-DC开关二次电源作为星上功率电子设备,既是重要的电磁干扰源,也是易受电磁干扰的设备,其电磁兼容性设计尤为重要.开关电源差模滤波器对传导干扰有着较好的抑制作用,是开关电源不可或缺的组成部分,其稳定性、可靠性和有效性是设计的关键.文章主要讨论了开关电源在低频干扰模式下的负阻抗特性,以及负阻抗模式下的不稳定原理和稳定原则.基于滤波器输入电压干扰抑制和反射电流干扰抑制的互偶原理,提出了LC滤波器参数设计流程.设计了一种基于滤波电容器电压波动幅值的LC滤波器参数计算方法,并给出了合理的滤波器失配裕量.该方法具有稳定性高和可靠性高的特点,特别适用于宇航二次电源高可靠需求.最后,依据上述流程和方法设计了一个开关电源模块,并顺利通过了EMC测量验证.