感应式脉冲等离子体推力器技术综述

摘要： 综合文献及作者研究实践,介绍了感应式脉冲等离子体推力器的原理和特点.从国外研究机构与项目、推力器组件和系统集成实验、工作机理数值仿真等方面,总结和评述了达到的技术状态与认识.最后梳理了面临的技术挑战,提出了可能的解决途径.     

直流电弧等离子体炬电极烧蚀特性分析及实验测量

为研究直流电弧等离子体发生器电极烧蚀特性,进而为其寿命评估提供依据,对直流电弧电极烧蚀特性进行了分析,探究电极烧蚀率的主要影响因素并推导了相关准则数。搭建了电极烧蚀实验系统,对钨电极烧蚀特性进行了实验研究。结果表明:在相同输入功率下,电弧放电过程中阴极与阳极的烧蚀率基本相同且不随时间变化,如2.2 kW时,烧蚀率保持13.88 mg/s不变;在实验功率范围内,电极烧蚀率与输入功率近似呈三次函数关系。利用之前推导的准则数,建立了计算烧蚀率的实验关联式。     

等离子体对燃气在补燃室中燃烧特性的影响

为研究等离子体对多组分燃气在发动机补燃室中的助燃特性,建立了多组分燃气供给系统以及扩散燃烧实验模型。测量了等离子体炬的发射光谱,得到了等离子体炬的主要激发态粒子;拍摄了多组分燃气在补燃室的扩散火焰照片,得到了等离子体对多组分燃气的扩散火焰形貌的影响;测量了补燃室4个不同截面上的静压和总压,分析了等离子体对多组分燃气在发动机中燃烧效率的影响。实验结果表明:等离子体炬主要产生氮气和氧气的激发态粒子;加入等离子体后,喷出冲压尾喷管的火焰长度得到进一步缩短,说明等离子体可以在更短的燃烧室长度内使得多组分燃气得到更加充分的燃烧;加入等离子体时,补燃室不同截面的静压和总压都会出现突升台阶,说明等离子体可以加快燃气的化学反应速率,提高多组分燃气在发动机中的燃烧效率,且等离子体功率越高,燃气燃烧效率的增长率越高。     

各向异性磁流体激波跃变关系的无量纲化求解

用无量纲化方法，推出了各向压力异性等离子体中磁流体激波跃变条件及其解析解的一种普遍而简单的形式，并讨论了它在各向同性等离子体中各种特殊情况下的结果．     

临近空间表面波等离子体减阻性能分析

为研究临近空间表面波等离子体减阻效果,基于流体宏观模型的基本特征,分析了表面波等离子体流动控制机理的基础,以飞艇为模型,对其在 0°攻角情况下的流场进行仿真计算,比较了不同激励器控制方案的减阻效果,研究了飞艇尾部区域的等离子体流动控制效果. 结果表明,表面波等离子体具有增加飞艇升力、减小飞艇阻力的效果;单侧控制方案最大减阻效果达7%左右,对称控制方案减阻效果明显优于单侧控制方案,最大减阻效果可达32%左右;表面波等离子体对飞艇尾部的流动分离具有很好的消除抑制作用.     

电帆推进在等离子体环境下推力影响因素分析和试验研究

为了分析电帆推力的影响因素，根据电帆推进原理设计了电帆地面模拟装置。首先分析了真空中带电导线和等离子作用机理，得出了电帆推力公式。利用朗缪尔探针测量了电帆模拟试验环境中等离子体参数，计算产生推力的大小，最后通过微推力测量系统测量电帆产生的推力，与计算结果进行了对比。根据推力公式和仿真结果表明，提高电压、增加带电粒子密度和速度、增加电帆长度均可增加推力。在试验中电帆上电压从300V增加到800V时，推力从9μN增加到26μN。仿真和试验结果表明，电压、带电粒子密度和速度、电帆导线长度都对推力有影响。根据试验结果，电帆推力公式的经验推力系数在1～2取值。     

空间用9Cr18 钢PIII 复合离子注入表面改性工艺研究

采用等离子体浸没离子注人(PⅢ)技术对9Cr18轴承钢表面进行了双注入及共注入Ti+N工艺处理.测试了处理前后试样的显微硬度及真空摩擦因数,并表征分析了表面磨损形貌.结果表明:处理后试样的显微硬度都有大幅提高,最大增幅达68.7％；表面真空摩擦因数由0.15下降到0.08；磨斑尺寸及粗糙度分别减少了54.4％和37.4％.双注入与共注入方式在相同参数下,双注入处理后的试样表面综合性能更加优异.     

航空领域重大关键技术项目发现影响因素研究

高质量的项目发现是实现技术创新的重要前提和保障,而分析航空领域重大关键技术项目发现的影响因素,能有效对其项目发现过程进行支撑。在总结知识聚合一般过程、分析航空领域重大关键技术项目发现特点的基础上,构建基于知识聚合过程的航空领域重大关键技术项目发现模型;通过访谈分析、问卷调查等方式总结航空领域重大关键技术项目发现的影响因素,并通过因子分析将其进行分类。结果表明:航空领域重大关键技术项目发现受到人员物质保障、项目发现技术和项目发现过程管理三类共计10个因素的影响。     

新型固体工质脉冲等离子体推力器试验研究

脉冲等离子体推力器（Pulsed Plasma Thruster,PPT）因其推力小、质量轻、功率低等特点,被认为是微小卫星执行某些推进任务的电推进装置之一,但因效率低下,一直为人所诟病。针对这一现状,将聚四氟乙烯（PTFE）掺入质量配比为2%、5%（6%）、10%和15%的铜和碳,制成掺铜工质（PTFE-Cu）和掺碳工质（PTFE-C）。在3种不同放电能量（1J、1.44J、2.25J）下,测量PPT使用这些工质工作时的电压、电流和脉冲烧蚀质量,并根据结果估算PPT的元冲量、比冲、效率等推进性能。此外,还基于发射光谱理论,对等离子体的种类、特性进行了诊断研究。研究结果表明,烧蚀质量随掺杂量的增加而增加;元冲量随着掺碳量的增加而增加,PTFE-Cu-10%的元冲量最大,为56.47(μN?s);使用PTFE-C-2%和PTFE-Cu-10%时,PPT的性能最好;掺碳和铜在一定程度上促进了PPT的电离过程,进而提高了推力器效率。     

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫研制现状

综述了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫的性能、制备和运用.PMI 泡沫耐高温、高比强度、高比模量、具有很宽的高频稳定性、100%闭孔,非常适合于制备泡沫夹心结构.配方技术、分子结构控制技术是 PMI泡沫制备的关键技术.泡沫配方与主原料(甲基丙烯睛和甲基丙烯酸)、引发剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂和其他添加剂有关,其种类和用量需要通过试验仔细选择.阐述了反应原理.二步法工艺即低温预聚合和高温发泡,适合于PMI泡沫的制备.预期了未来的发展方向.