离子推力器放电室阳极壁面电流密度分布特性研究

为了准确掌握离子推力器放电室阳极壁面电流密度分布特性,并深入理解阳极壁面处等离子体运动特性,设计了近阳极壁面等离子体诊断的具体实施方案,并基于LIPS-200离子推力器开展了近阳极壁面处等离子体诊断试验研究,得到了主要磁极附近壁面等离子体参数,并得到阳极壁面吸收电流密度分布特性。试验结果表明：LIPS-200离子推力器阳极壁面处主要磁极附近的等离子体密度范围为,测试点的电子温度范围为,壁面电流密度范围为;柱段壁面电子温度相对锥段较低,但电流密度较大,尤其在中间极靴位置电流密度最大,约为阴极极靴处电流密度的3倍,约为屏栅极靴处电流密度的2倍,阳极电流主要在放电室中间极靴处发生损失。     

Ion thruster accelerator grid erosion mechanism under extreme conditions of cylindrical erosion and chamfer erosion

In this paper, the abnormal experimental phenomenon on barrel erosion under extreme working conditions in the ultra-long life experiment(>10000 h) of ion thruster ion optics is studied by the Immersed-Finite-Element Particle-In-Cell Monte-Carlo-Collision(IFE-PIC-MCC) method and the grid erosion evaluation model. The transport process of beam ions and Charge Exchange(CEX) ions in the grid system, and the characteristics and mechanisms of the aperture barrel erosion under extreme erosion condit...     

Electric field and ion density anomalies in the mid latitude ionosphere: Possible connection with earthquakes?

The problem of earthquake prediction has stimulated the search for a correlation between seismic activity and ionospherical anomalies. We found observational evidence of possible earthquake effects in the near-equatorial and low latitude ionosphere; these ionospheric anomalies have been proposed by Gousheva et al. [Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov P., Hristov, P., Influence of earthquakes on the electric field disturbances in the ionosphere on board of the Intercosmos-Bulgaria-1300 satellite. Compt. Rend. Acad. Bulg. Sci. 58 (8) 911–916, 2005a; Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov, P., Hristov, P., Kirov, B., Georgieva, K., Observation from the Intercosmos-Bulgaria-1300 satellite of anomalies associated with seismic activity. In: Poster Proceeding of 2nd International Conference on Recent Advances in Space Technologies: Space in the Service of Society, RAST ‘2005, June 9–11, Istanbul, Turkey, pp. 119–123, 2005b; Gousheva, M., Glavcheva, R., Danov, D., Angelov, P., Hristov, P., Kirov, B., Georgieva, K., Satellite monitoring of anomalous effects in the ionosphere probably related to strong earthquakes. Adv. Space Res. 37 (4), 660–665, 2006]. This paper presents new results from observations of the quasi-static electric field and ion density on board INTERCOSMOS-BULGARIA-1300 satellite in the mid latitude ionosphere above sources of moderate earthquakes. Data from INTERCOSMOS-BULGARIA-1300 satellite and seismic data (World Data Center, Denver, Colorado, USA) for magnetically quiet and medium quiet days are juxtaposed in time-space domain. For satellite’s orbits in the time period 15.09–01.10.1981 an increase in the horizontal and vertical components of the quasi-static electric field and fluctuations of the ion density are observed over zones of forthcoming seismic events. Some similar post effects are observed too. The emphasis of this paper is put on the anomalies which specify the mid latitude ionosphere. The obtained results contain important information because they confirm our previous results for near-equatorial and low latitude regions.     

基于离子电推进系统的航天器有效载荷能力分析

为预估与提高航天器有效载荷能力,结合航天运输系统理论与离子推力器放电模型,对深空探测任务中以离子电推进系统为主要动力来源的航天器有效载荷能力进行了分析。通过理论推导,构建并揭示了有效载荷分数与深空探测任务参数和电推进系统性能参数的函数关系与潜在联系。结果表明:动力装置单位质量越小,航天器所能达到的最佳有效载荷分数越大;有效载荷分数的高低与离子引出份额、原初电子利用率参数的大小以及任务时间的长短呈正相关;当离子电推进系统可以达到更高的载荷比时,则需要更高的工质利用率作为支持。     

赤道地区热层纬向风反转时间和风速的经度分布差异

使用CHAMP卫星观测资料和TIEGCM模拟数据,研究了太阳活动低年春秋分季节赤道地区热层纬向风的反转时间和风速在经度分布上的差异,重点分析了离子拖曳力在不同地磁场构型下对纬向风速地理经度分布的影响。研究发现,纬向风一般在清晨时段由东向转为西向,下午时段由西向转为东向,但反转时间存在明显的经度差异,最大经度差异可达1.8 h,这主要是由于低层大气非迁移潮汐波的影响。非迁移潮汐波使下午时段的风场反转时间提前约2 h,更符合卫星观测结果;但其对清晨时段风场反转时间的影响不明显,从而使模拟结果与观测结果有较大差异。纬向风的经度四波结构主要来源于低层大气潮汐,但离子拖曳力对不同地磁场构型下的纬向风四波结构有一定的影响。分析发现,除低层大气非迁移潮汐波的作用外,离子拖曳力对纬向风四波结构的贡献约为25%,白天时段的贡献高于夜晚时段,在理想偶极子磁场时的贡献高于真实地磁场。     

考虑电荷交换的三维离子发动机栅极粒子模拟

为了对离子发动机光学系统进行数值分析，开发了考虑电荷交换的三维离子发动机栅极粒子模拟程序。模拟程序采用单元内粒子（PIC）方法，光学系统为双栅极结构，推进剂采用氙，总加速电压为1600V，栅极间距为1mm，粒子之间的电荷交换碰撞模型采用蒙特卡洛方法。采用链式存储结构存储粒子信息，可以实现数组式存储方法所不能实现的功能。使用粒子模拟程序对离子发动机光学系统进行了粒子模拟，模拟得到了栅极间的电场分布和氙离子空间分布。模拟结果表明，在所取工作参数下氙离子全部通过了栅极孔，未撞击到栅极上，验证了参数的合理性。     

考虑界面滑移与剪切变形的钢-混凝土组合梁解析方法

为求解钢-混凝土组合梁在界面滑移与剪切变形双重影响下的变形与应力,本文引入Timoshenko梁双广义位移假定,建立了钢-混凝土简支组合梁弹性状态下的计算模型,并以跨中作用集中荷载为例,得到其全梁挠度与截面应力的解析解。同时对4根不同抗剪连接程度的钢-混凝土组合梁试验结果进行分析,与解析计算结果进行对比验证,并讨论了界面剪切刚度的取值对组合梁挠度的影响。结果表明理论计算所得挠度、应力均与试验值吻合良好;界面滑移将增大组合梁挠度,界面剪切刚度对这种增大效应有重要影响;在计算组合梁挠度时,忽略剪切变形在一定程度上不安全。     

大挠度复合材料柔性梁的静力学分析与试验

提供了一种处理具有结构耦合的大挠度复合材料柔性梁的分析方法。在将三维弹性问题分解为二维线性剖面特性分析和一维非线性分析的基础上，采用有限元法计算梁的二维剖面刚度特性，编制了具有多个单元库的程序软件，它能有效地处理复杂剖面形状，对参考剖面点的翘曲位移未加任何限制；一维非线性分析时用Ｅｕｌｅｒ角描述梁的空间变形位置，建立的非线性微分方程组适用于任意大变形情况。文中给出了详细的分析与试验结果，并着重分析和试验了根部安装角分别为０°，４５°的两种情况，揭示了结构耦合对变形的影响，试验与分析具有良好的一致性，表明本文方法及处理简便、可行。     

复合材料层合梁分层问题解析解法

根据叠加原理将含有分层的复合材料层合梁在横向载荷作用下的受力状态分解为对称与反对称受力状态,再将反对称受力状态分解为无分层梁受反对称横向载荷状态与含分层梁在分层表面承受附加剪切载荷状态.将分层问题归结为在附加剪切载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型.最后,根据工程梁理论得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,并用能量释放率方法确定了应力强度因子.