聚焦离子光学系统设计及性能测试研究

研究了聚焦离子光学系统设计的基本原理和方法,并在自研的离子光学系统上通过实验验证了设计的可行性。在一块直径为100mm的微晶玻璃上进行了去除函数的性能测试实验。在屏栅电压900eV,屏栅电流25mA,5mm光阑,20mm靶距的条件下获得了3.78mm宽度(FWHM),226nm/min去除量的高斯型去除函数。     

离子推力器栅极放电分析和保护设计

离子推力器的栅极结构复杂、电压高,两栅之间容易发生放电,给离子电推进正常工作带来影响,文章提出推力器加工工艺和过程污染物是产生放电的主要原因。分析国内外离子电推进系统放电现象,建议采用放电保护设计,以有效保护电推进系统及卫星的正常工作。文章以电源处理单元为主,给出了针对离子推力器栅极放电的保护设计和系统控制保护措施。     

基于离子电流的爆震波压力非线性模型

为了实现爆震波压力的软测量,依据碳氢焰离子形成原理及爆震波高速传播的特点,在分析爆震波离子形成机理的基础上,根据爆震波离子电流与压力信号的相似性,提出基于离子电流的爆震波压力非线性模型建模思路。采用RBF网络建立爆震波非线性模型,并给出网络结构、样本选取原则和预处理方法。开展了单次脉冲爆震试验,利用试验数据建立该压力非线性模型,并通过试验数据和模型输出的对比校核模型的有效性和准确性。     

主带小行星采样返回任务中的离子电推进应用方案

由于离子电推进的高比冲特性,采用它执行小行星探测器巡航阶段轨道机动任务时,将使探测器在同样的有效载荷下的发射重量大大减轻。针对我国规划中的主带小行星采样返回任务,调研了国外离子电推进在深空探测任务中的应用情况,在借鉴国外成功经验和任务需求分析的基础上,设计了主带小行星探测器离子电推进系统方案和应用策略,计算了在目前离子推力器寿命水平下,既定探测任务对离子电推进推力、比冲、推进剂量以及功耗需求。研究表明,目前研制的离子推力器可以满足规划中的主带小行星探测任务需求。研究成果对探测器的方案设计有参考价值。     

激光加速电子研究进展及其在空间环境模拟中的应用前景

超短超强激光与等离子体相互作用可以产生极端的物态条件和电离辐射环境, 这为航天器空间环境模拟研究提供了条件。文章综述了激光加速电子技术的基本原理和近年来的研究进展, 介绍了包括空泡机制在内的几种重要的加速机制, 重点回顾了电子束的能量提升和束流品质改善两方面的理论和实验结果。此外, 对激光电子加速应用于未来航天器空间环境模拟研究进行了展望。     

释放SF_6气体改变电离层电子密度的实验研究

电离层受到自然或人工扰动后产生的电子密度变化会影响无线电的传播。实验模拟了人工释放SF_6气体扰动电离层,通过对SF_6气体在电离层中的扩散过程和相应的离子化学反应的分析,并结合实验测量,研究了电离层电子密度随SF_6气体释放量的变化规律。实验结果表明:SF_6气体在电离层高度释放后,电子密度显著减少,且减少量与气体释放量在一定范围内呈负指数关系。研究可为今后提高卫星通信保密性和实施通信干扰等应用提供理论依据。     

吸气式多级电流体推进器性能研究

吸气式电流体动力（Electrohydrodynamic,EHD）推进器通过多级加速的方式可以有效提高推力,缓解航空器在空间环境下燃料不足的问题。为了探索不同参数下推进器的性能变化规律,分别研究了海拔、电压、电极间距和推进器级数等对电流体推进器的影响,通过求解电流体力学基本方程获得了放电、流动及推进特性相关的数据。研究发现,推进器在海拔0～20 km存在较大的性能差异,当海拔增大时,电极可施加的极限电压明显减小,电流及空气流速均有不同程度的降低。单级加速腔在海拔0 km处产生的最大推力是海拔20 km处的18.4倍,对应的推功比是海拔20 km处的3.1倍。多级推进器的推进性能并不等同于多个单级加速腔的代数相加,其前后两级电极的相互干扰会导致电场强度和电荷密度均发生变化,产生的反向电场将阻碍气体的流动。当推进器级数由1提升至5时,总推力由1.7 mN提升至6.53 mN,增大3.84倍;而推功比由0.94 N/kW降至0.58 N/kW,减小61.7%。