离子发动机羽流空间电位诊断

离子发动机羽流空间电位分布不合理可能会造成一系列问题,以至于影响航天器的正常工作。试验使用发射探针对20 cm氙离子发动机束流区等离子体空间电位进行诊断,测点选取轴向距离发动机出口平面250～900 mm,径向0～450 mm,探针钨丝直径0.1 mm,加热电流1.5～2.5 A。发射探针诊断建立在电子热发射基础上,因其I-V曲线拐点较朗缪尔探针更为明显,所以测量得到的空间电位分布更为准确。国外已经广泛使用发射探针测量等离子体空间电位,发射探针的试验数据处理方法仍存在较大分歧。从发射探针工作时的物理过程着手,分析热电子发射多少对空间电位诊断结果的影响,采用不同的探针I-V曲线处理方法并对各种方法利弊进行讨论,分析偏离真实空间电位的原因,比较得到较为合理的结果,对发射探针的结构改造和加热电流的选取提供依据,为发动机性能的改善和羽流仿真模型提供参考。     

太阳模拟器光照不均匀性的研究

辐照不均匀性是太阳模拟器的一项主要技术指标.首先通过对国内外辐照不均匀性测量装置进行了充分的调研,决定采用“决门法”设计完成了辐照不均匀性的测量装置.接着通过试验证明了晴空无遮挡的太阳光可以作为该装置的标准光源并进行了该装置的标定.然后,利用该装置对自然光源进行了测试,结果与利用标准表测试一致.最后,利用该装置对脉冲式太阳模拟器的辐照不均匀性进行了现场测试.     

碘工质射频离子推力器栅极系统束流特性仿真

为分析碘工质射频离子推力器束流特性,应用粒子云网格算法（PIC）,对碘工质射频离子推力器栅极系统进行三维数值仿真。碘工质电离产物中除了大量存在的I⁺,还包含少量I₂⁺、I²⁺、I³⁺几种多价离子。对添加多价离子前后束流特性的仿真结果进行对比,得出该栅极系统离子空间分布、电势分布、离子相空间分布以及束流、束流发散角,并对变密度工况下束流大小进行统计。计算结果表明,程序能较好地模拟离子在栅极系统中的运动情况：添加多价离子后,等离子体悬浮电势有所上升,鞍点电势有所下降,但整体电势分布的变化幅度较小;添加多价离子后束流大小略有增加,束流发散角略有减小,通过理论分析可知仿真所得理论推力及理论比冲均有小幅度增加;放电室等离子体数密度增加到约2.4×10¹⁷m^-3时,该栅极系统达到了束流引出的极限,后续增大等离子体密度引出束流不增反降。模拟结果可以为碘工质射频离子推力器栅极系统的设计提供参考。     

24般“兵器”

我们常常用18般兵器来形容武器的多样。嫦娥一号为实现探月卫星工程的四大科学目标,搭载有效载荷是8种24件科学探测仪器,它们就是嫦娥一号的24般兵器。这些科学仪器如同一个大的考察团队,而每一种仪器就是考察队员。它们有各自的尖端设备和用途,为取得探月成果,它们发挥了重要的角色。本文将这些探测仪器按不同的科学目标归类依次作介绍。     

知识链接

《利用脉冲激光开展的卫星用器件和电路单粒子效应试验》一文中有关术语的解释如下:单粒子效应(Single Event Effects,SEE):单个的高能重离子或者质子和中子,通过与器件材料直接的电离作用或者核反应产生的次级离子的间接电离作用,在器件中形成额外的瞬间电荷,导致器件的逻辑状     

SRAM FPGA电离辐射效应试验研究

针对SRAM FPGA空间应用日益增多,以100万门SRAM FPGA为样品,进行了单粒子效应和电离总剂量效应辐照试验。单粒子试验结果是:试验用粒子最小LET为1.66 MeV·cm2/mg,出现SEU（单粒子翻转）;LET为4.17 MeV·cm2/mg,出现SEFI（单粒子功能中断）,通过重新配置,样品功能恢复正常;LET在1.66～64.8 MeV?cm2/mg范围内,未出现SEL（单粒子锁定）;试验发现,随SEU数量的累积,样品功耗电流会随之增加,对样品进行重新配置,电流恢复正常。电离总剂量辐照试验结果是:辐照总剂量75 krad(Si)时,2只样品功能正常,功耗电流未见明显变化。辐照到87 krad(Si)时,样品出现功能失效。试验表明SRAM FPGA属于SEU敏感的器件,且存在SEFI。SEU和SEFI会破坏器件功能,导致系统故障。空间应用SRAM FPGA必须进行抗单粒子加固设计,推荐的加固方法是三模冗余（TMR）配合定时重新配置（Scrubbing）。关键部位如控制系统慎用SRAM FPGA。     

航天器污染检测新技术的研究

根据飞行时间二次离子质谱学的新进展,用当代最先进的仪器首次对三种典型的我国地面空间环境模拟污染样品进行了探索性实验研究。结果表明：由于极高的检测灵敏度,具备分析微量航天污染物成分的能力;由于很高的质量分辨本领,具备检测航天污染物包含的所有元素、同位素和各种化合物的指纹鉴别能力;成像分析可获得航天污染物各成分面分布及一定的分层信息,从而可望揭示出各类污染物的形成过程。与国内外现有的各类检测手段相比,飞行时间二次离子质谱是航天污染物检测强有力的一种新手段。讨论了需要进一步研究解决的主要问题,如果能开发出可避免二次污染并分阶段取样、保存样品的装置与之配合,该技术有望在迅速崛起的航天污染系统工程中发展成为一种独具特色的航天污染检测新技术。     

离子渗复合处理与单一离子渗氮动力学对比研究

为发挥离子渗氮和离子氮碳共渗两种技术各自的优势并克服其不足,研发了离子氮碳共渗与离子渗氮复合处理(以下简称离子渗复合处理),并与单一离子渗氮进行了对比。采用金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对离子渗层厚度、物相、截面硬度进行了测试,并对化合层形成动力学进行了对比分析。结果表明,45钢经离子渗复合处理后化合层明显厚于单一离子渗氮,化合物层形成效率显著提高,且表层硬度提高。经离子渗复合处理后化合层新增了Fe₃C相,且主要物相发生了由γ′相向ε相的转变。动力学分析表明,离子渗复合处理化合层形成扩散激活能比单一离子渗氮明显降低,从179.7 k J·mol^–1降低到87.1 k J·mol^–1,同时得出了45钢在783～843 K温度范围内离子渗氮与离子渗复合处理化合层厚度与温度之间的关系式分别为d_{plasma nitriding}=exp(15.8–10810/T)与d_{complex treatment}=exp(9.7–5237/T)。     

离子液体推力器性能影响因素仿真研究

文章主要研究离子液体推力器发射阵列几何结构参数对推力器性能的影响.建立单个发射极粒子网格法仿真模型,模拟获得了单个发射极束流分布及推力、比冲等性能参数曲线;通过改变电极间距及引出极孔径获得了单个发射极平均推力和角向效率的变化曲线,分析了电极间距及引出极孔径对推力器性能的影响.研究表明:在离子被引出极拦截前,推力器角向效...     

基于离子风电推进系统的平流层飞艇飞行轨迹分析

针对传统螺旋桨受大气密度等环境变化影响,推力和效率显著下降的特点,提出将新型离子风电推进系统应用于平流层飞艇,建立动力学模型和相应推力模型,通过Simulink模块开展轨迹跟踪与定点控制仿真,并对15 km到30 km高度上螺旋桨和离子风作为平流层飞艇主动力的飞行轨迹进行对比分析.结果 表明,40 kW功率下,在20 ...