溅射靶对离子推力器的热辐射影响研究

为了研究真空环境设备内溅射靶温度升高后对30 cm离子推力器的热辐射影响,采用有限元分析的方法,首先对真空舱内的离子推力器羽流分布进行了模拟,在获得羽流对溅射靶造成的温度变化后,进一步分析了溅射靶温度升高对离子推力器温度以及栅极热形变位移所造成的影响.仿真结果显示,推力器羽流可采用定向分子流模型进行描述,羽流在真空舱内...     

H+辐照前后C-SiC 涂层的红外吸收光谱研究

对在不锈钢基体上用离子束混合技术沉积的C－SiC涂层，进行了二次离子质谱（SIMS）及傅氏变换红外吸收光谱（FI－IR）的分析。研究了不锈钢基体涂覆H＋辐照前后的氢浓度分布以及H^ 辐照前后涂层的红外光谱振动吸收峰的变化，对SiC涂层阻氢的机理进行了探讨。     

离子发动机羽流特性的数值模拟

离子发动机羽流中产生的交换电荷(CEX)离子返流会影响航天器的正常工作.建立离子发动机羽流模型,采用单元内粒子方法(PIC)对羽流场进行数值模拟计算.结合DS-1探测器飞行实验的测量结果,分析了卫星电势、电子温度、卫星几何尺寸、推力器工作特性等对相关因素对CEX离子返流特性的影响.结果表明:从推力器出口附近到卫星背面,CEX离子密度为108~1012m-3.当卫星电势从-15V变化到27V,测量点位置处CEX离子密度从0.65×1012m-3变化到1.5×1012m-3.羽流中CEX离子密度和电势结构随电子温度变化不大,但电势大小随电子温度成比例地变化.同一位置处不同工况下CEX离子的密度可根据CEX离子生成率与工作点参数间的关系式准确地估计.卫星安装推力器的表面起着对CEX离子返流屏蔽和降低的作用.      

掺Ce^3＋的碱土氟化物的紫外发光特性研究

研究了掺杂稀土离子Ce^3＋的碱土氟化物发光体LiXAlF6：Ce^3＋（X=Ca^2＋,Sr^2＋或Ba^2＋）,XBaAlF6：Ce^3＋（X=Li6＋,Na^＋或K^＋）及LiBaXF6：Ce^3＋（X=Al^3＋,Ga^3＋或In^3＋）的紫外发光特性。实验发现,在LiXAlF6=Ce^3＋中,随着X元素原子序数的增大,Ce^3＋的发光峰就向短波方向移动。首次研究了在XBaAlF6：Ce^3＋与LiBaXF6：Ce^3＋中的X元素的一价与三价离子对Ce^3＋发光的影响,发现这些一价与三价离子的原子序数的变化并不影响Ce^3＋的发射光谱的峰值,它们只在晶格中起着填隙和电荷补偿作用,这有利于Ce^3＋的发光,使发光强度有所增强。这些紫外发光可用来增强X射线影像板中所包含的储存辐射的发光体BaFBr：Eu“的发光,使X射线影像板的显像增强。     

SiC陶瓷与GH128镍基高温合金反应连接研究

采用 Fe-Ni(重量比为 65∶ 3 5)金属粉末焊料,利用 Gleeble1 50 0热模拟机对镍基高温合金 ( GH1 2 8)和 Si C陶瓷进行反应连接,研究了连接温度、连接压力和高温保温时间对试样连接强度的影响,确定了最佳工艺参数,并制备了剪切强度超过 3 4.3 MPa的陶瓷 /金属连接件。界面结构分析表明陶瓷 /焊料界面反应层的形成主要受 Fe,Ni原子向陶瓷中的扩散引起     

基于Ti/TiN薄膜传感器的飞机金属结构裂纹监测

针对飞机金属结构在服役过程中的裂纹实时监测需求,提出一种Ti/TiN导电薄膜与电位监测原理相结合的结构裂纹监测研究方案。首先,通过真空离子镀膜技术在结构易于出现裂纹的部位制备了Ti/TiN薄膜传感器。然后,进行了传感器膜层与2A12-T4铝合金基体的损伤一致性验证。结果表明,传感器与基体具有良好的损伤一致性。最后,进行了两组基于Ti/TiN薄膜传感器的裂纹监测试验,主要研究结构裂纹与传感器电位之间的相互关系,并对两组电位监测结果进行对比。结果表明,通过分析Ti/TiN薄膜传感器电位的变化可以实现对2A12-T4铝合金结构裂纹萌生和扩展进行实时监测,两组试验的电位监测结果具有良好的重复性。     

微纳卫星新型动力系统研究进展

微纳卫星指采用现代技术、微电子技术、机械技术等设计制造的具有高性价比的现代微小卫星。因其具有发射成本低廉、应用灵活等特点,微纳卫星受到各国的广泛关注。微纳卫星动力系统具有良好的发展前景。本文综述了微纳卫星动力系统的发展现状,针对自中和射频离子推力器、离子液体推力器、碳纳米管阵列推力器、石墨烯材料光驱动等几种新型且有望用于微纳卫星推进的方案,简要说明其工作原理,并分析其核心技术以及性能优势。给出了发展建议:提升总冲、功耗、调节精度等参数是微纳卫星动力系统未来主要的发展方向;研发工作中需要重点关注结构工艺、离子束流中和等关键技术。     

Ponderomotive Forces in Cosmos

This review is devoted to ponderomotive forces and their importance for the acceleration of charged particles by electromagnetic waves in space plasmas. Ponderomotive forces constitute time-averaged nonlinear forces acting on a media in the presence of oscillating electromagnetic fields. Ponderomotive forces represent a useful analytical tool to describe plasma acceleration. Oscillating electromagnetic fields are also related with dissipative processes, such as heating of particles. Dissipative processes are, however, left outside these discussions. The focus will be entirely on the (conservative) ponderomotive forces acting in space plasmas. The review consists of seven sections. In Section 1, we explain the rational for using the auxiliary ponderomotive forces instead of the fundamental Lorentz force for the study of particle motions in oscillating fields. In Section 2, we present the Abraham, Miller, Lundin–Hultqvist and Barlow ponderomotive forces, and the Bolotovsky–Serov ponderomotive drift. The hydrodynamic, quasi-hydrodynamic, and ‘`test-particle’' approaches are used for the study of ponderomotive wave-particle interaction. The problems of self-consistency and regularization are discussed in Section 3. The model of static balance of forces (Section 4) exemplifies the interplay between thermal, gravitational and ponderomotive forces, but it also introduces a set of useful definitions, dimensionless parameters, etc. We analyze the Alfvén and ion cyclotron waves in static limit with emphasis on the specific distinction between traveling and standing waves. Particular attention has been given to the impact of traveling Alfvén waves on the steady state anabatic wind that blows over the polar regions (Section~5). We demonstrate the existence of a wave-induced cold anabatic wind. We also show that, at a critical point, the ponderomotive acceleration of the wind is a factor of 3 greater than the thermal acceleration. Section 6 demonstrates various manifestations of ponderomotive forces in the Earth's magnetosphere, for instance the ionospheric plasma acceleration and outflow. The polar wind and the auroral density cavities are considered in relation to results from the Freja and Viking satellites. The high-altitude energization and escape of ions is discussed. The ponderomotive anharmonicity of standing Alfvén waves is analyzed from ground based ULF wave measurements. The complexity of the many challenging problems related with plasma processes near the magnetospheric boundaries is discussed in the light of recent Cluster observations. At the end of Section 6, we consider the application of ponderomotive forces to the diversity of phenomena on the Sun, in the interstellar environment, on newborn stars, pulsars and active galaxies. We emphasize the role of forcing of magnetized plasmas in general and ponderomotive forcing in particular, presenting some simple conceivable scenarios for massive outflow and jets from astrophysical objects.     

三栅极离子推力器电子反流失效影响参数的敏感性研究（空间推进专刊）

针对电子反流失效模式主导的三栅极离子推力器加速寿命试验加速应力选择及长寿命优化,需要开展影响参数的敏感性对比研究,采用Hybrid-PIC-MCC（Particle in Cell- Monte Carlo Collision）方法,构建了三栅极系统数值仿真模型。采用模型研究了地面真空舱本底压力、屏栅电压、加速栅电压、屏栅与加速栅间距、屏栅上游等离子体密度和放电室工质利用率等参数的影响敏感度对比。研究结果显示真空舱本底压力可以作为加速寿命试验的首选加速应力,在推力器结构和工作本征参数中工质利用率为最敏感应力,其次是屏栅电压、屏栅上游等离子体密度、加速栅电压、屏栅和加速栅间距。研究结果为三栅极离子推力器地面加速寿命试验验证方案设计和长寿命优化设计提供了数据支持。     

地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计与优化

LIPS-300离子电推力器工作时产生的大量热耗会严重影响其工作性能,因此推力器的热控设计和在轨温度预计是推力器设计的关键技术之一。文章首先提出了地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计,建立了离子电推力器热分析有限元模型。然后,针对典型的地球静止轨道位保工况开展了LIPS-300离子电推力器的在轨热分析,得到了LIPS-300离子电推力器重点部件在轨工作时的温度预计：下极靴、阳极筒、屏栅、下磁钢为主要的高温位置,且下磁钢温度可能超出材料温度上限。最后,基于热分析的结果结合离子电推力器的特点提出适当增加外壳散热面积是离子电推力器优化设计的有效方向,而增强阳极筒、极靴与屏栅筒间的内部换热是无效的设计优化方向。