空間電推進(jìn)試驗(yàn)測量技術(shù)

目錄
叢書序
序
前言
試驗(yàn)基礎(chǔ)篇
第1章 電推進(jìn)試驗(yàn)概論
1.1 電推進(jìn)技術(shù)簡介 003
1.2 電推進(jìn)試驗(yàn)的地位與作用 004
1.3 電推進(jìn)試驗(yàn)的特點(diǎn) 006
1.3.1 試驗(yàn)真空環(huán)境 006
1.3.2 測量參數(shù)種類 007
1.3.3 電推力器的羽流 007
1.3.4 電推進(jìn)試驗(yàn)成本 007
1.3.5 電推進(jìn)試驗(yàn)周期 008
1.4 電推進(jìn)試驗(yàn)的分類和內(nèi)容 008
1.4.1 電推進(jìn)試驗(yàn)的分類 008
1.4.2 電推進(jìn)試驗(yàn)的內(nèi)容 010
1.5電推進(jìn)試驗(yàn)的發(fā)展與展望 013
參考文獻(xiàn) 014
第2章 電推進(jìn)試驗(yàn)真空系統(tǒng)
2.1 電推進(jìn)試驗(yàn)的一般要求 016
2.2 真空系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 017
2.2.1 電推進(jìn)試驗(yàn)工作真空度 018
2.2.2 電推進(jìn)試驗(yàn)真空艙尺寸 021
2.2.3 羽流診斷測量的工作真空度和艙尺寸 023
2.3 抽速設(shè)計與真空泵配置 025
2.3.1 真空抽速設(shè)計的主要參數(shù) 026
2.3.2 真空泵的配置 031
2.3.3 真空殘氣對試驗(yàn)的影響 037
2.4 真空測量 038
2.4.1 電推進(jìn)真空測量的特點(diǎn) 038
2.4.2 電推進(jìn)試驗(yàn)真空規(guī)的選擇 039
2.4.3 影響真空測量的因素 039
2.4.4 真空校準(zhǔn) 042
2.5 典型的電推進(jìn)真空系統(tǒng)配置 043
2.5.1 格林研究中心VF5真空系統(tǒng) 043
2.5.2 上?？臻g推進(jìn)研究所VF6真空系統(tǒng) 043
2.5.3 蘭州空間技術(shù)物理研究所TS7A真空系統(tǒng) 045
2.6 國外典型電推進(jìn)試驗(yàn)真空系統(tǒng)統(tǒng)計 045
參考文獻(xiàn) 048
第3章 電推進(jìn)點(diǎn)火試驗(yàn)
3.1 電推進(jìn)點(diǎn)火試驗(yàn)的作用 050
3.2 電推力器點(diǎn)火試驗(yàn) 050
3.2.1 電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)內(nèi)容 051
3.2.2 試驗(yàn)配置 052
3.2.3 電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)方法 055
3.3 空心陰極點(diǎn)火試驗(yàn) 061
3.3.1 空心陰極點(diǎn)火試驗(yàn)內(nèi)容 061
3.3.2 空心陰極試驗(yàn)構(gòu)型 062
3.3.3 試驗(yàn)配置 066
3.3.4 空心陰極點(diǎn)火試驗(yàn)方法 068
3.4 電推進(jìn)系統(tǒng)點(diǎn)火試驗(yàn) 071
3.4.1 電推進(jìn)系統(tǒng)點(diǎn)火試驗(yàn)內(nèi)容 072
3.4.2 試驗(yàn)配置 074
3.4.3 電推進(jìn)系統(tǒng)點(diǎn)火試驗(yàn)方法 075
參考文獻(xiàn) 079
性能測量篇
第4章 微小推力測量
4.1 概述 083
4.2 微小推力測量的方法 084
4.2.1 微小推力測量的分類 084
4.2.2 微小推力測量的基本原理 088
4.3 微小推力測量裝置的組成和結(jié)構(gòu) 092
4.3.1 激擺推力測量共用組件 093
4.3.2 倒擺式推力架 094
4.3.3 懸擺式推力架 097
4.3.4 扭擺式推力架 099
4.4 微小推力測量裝置的主要技術(shù)指標(biāo) 100
4.5 微小推力測量裝置的校準(zhǔn) 103
4.5.1 通過加載已知力進(jìn)行校準(zhǔn) 103
4.5.2 通過加載已知沖量進(jìn)行校準(zhǔn) 104
4.6 推力測量的誤差分析 105
4.6.1 誤差來源 105
4.6.2 系統(tǒng)誤差的控制 106
4.7 典型的微小推力測量裝置介紹 107
4.7.1 倒擺式推力測量裝置 107
4.7.2 懸擺式推力測量裝置 110
4.7.3 扭擺式推力測量裝置 115
4.7.4 標(biāo)靶傳遞推力測量裝置 119
參考文獻(xiàn) 121
第5章 氣體微流量控制與測量
5.1 概述 122
5.2 流量測量方法介紹 123
5.2.1 常見流量測量方法 123
5.2.2 電推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)劑流量測量方法 133
5.2.3 電推進(jìn)飛行產(chǎn)品推進(jìn)劑流量測量系統(tǒng) 134
5.3 氣體微流量控制與測量原理 136
5.3.1 熱式流量控制與測量方法工作原理 136
5.3.2 壓力式流量控制與測量方法工作原理 138
5.4 微流量測量與校準(zhǔn) 139
5.5 誤差分析與不確定度 140
5.6 流量測量與控制案例 145
5.6.1 實(shí)驗(yàn)室流量控制與測量 145
5.6.2 飛行產(chǎn)品流量控制與測量 151
參考文獻(xiàn) 160
第6章 束流特性測量
6.1 概述 161
6.2 基本要求 162
6.2.1 坐標(biāo)系選取 162
6.2.2 測量范圍及分辨率 163
6.2.3 安裝與使用要求 164
6.3 測量電路 166
6.4 影響因素分析 166
6.4.1 地面設(shè)備背景氣體效應(yīng) 166
6.4.2 Bohm電流的影響及鞘層擴(kuò)張 168
6.4.3 熱離子電流影響 169
6.5 離子電流密度 170
6.6 束流發(fā)散角 172
6.6.1 電推力器羽流遠(yuǎn)場區(qū) 172
6.6.2 霍爾推力器羽流近場區(qū) 177
6.6.3 離子推力器羽流近場區(qū) 180
6.7 推力矢量偏心 182
6.7.1 基本理論 182
6.7.2 測量方法及應(yīng)用 183
6.8 束流利用率 184
6.9 誤差及不確定性 185
6.10 Faraday探針設(shè)計 186
6.10.1 基本設(shè)計 186
6.10.2 探針類型 186
6.11 其他電推進(jìn)束流特性的測量 188
6.11.1 膠體推進(jìn) 188
6.11.2 電弧推進(jìn) 189
6.11.3 電磁推進(jìn) 189
參考文獻(xiàn) 190
第7章 電磁輻射特性測量
7.1 概述 193
7.2 電推進(jìn)電磁輻射產(chǎn)生機(jī)理 195
7.2.1 等離子體對入射電磁波的影響 195
7.2.2 等離子體輻射電磁波 196
7.2.3 等離子體振蕩機(jī)理 198
7.3 電磁輻射特性測量方法 200
7.3.1 透波副艙測試方案 201
7.3.2 真空艙覆蓋吸波材料測試方案 202
7.3.3 直接真空艙測試方案 203
7.4 典型系統(tǒng)配置 204
7.4.1 地面電推進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備 204
7.4.2 透波副艙 205
7.4.3 電磁半屏蔽暗室 206
7.4.4 鋁錐吸收體 206
7.4.5 電磁輻射測試系統(tǒng) 207
7.5 試驗(yàn)方法 207
7.5.1 試驗(yàn)布局 207
7.5.2 試驗(yàn)流程 208
7.5.3 數(shù)據(jù)處理與分析 210
7.6 試驗(yàn)案例 211
7.6.1 SPT100霍爾推力器電磁輻射特性試驗(yàn) 211
7.6.2 RIT10離子推力器電磁輻射特性試驗(yàn) 213
7.6.3 HET40和LIPS200電磁輻射特性試驗(yàn) 215
7.6.4 HET80和LIPS300電磁輻射特性試驗(yàn) 217
參考文獻(xiàn) 221
壽命試驗(yàn)篇
第8章 電推力器壽命試驗(yàn)
8.1 概述 225
8.2 影響電推力器壽命的因素 228
8.2.1 影響霍爾推力器壽命的因素 229
8.2.2 影響離子推力器壽命的因素 232
8.3 壽命試驗(yàn)方法 234
8.3.1 工作壽命試驗(yàn) 234
8.3.2 快速壽命試驗(yàn) 237
8.4 電推力器壽命試驗(yàn)案例 243
8.4.1 工作壽命試驗(yàn) 243
8.4.2 快速壽命試驗(yàn) 264
參考文獻(xiàn) 270
第9章 空心陰極壽命試驗(yàn)
9.1 概述 273
9.2 影響空心陰極壽命的因素 275
9.2.1 失效分析 275
9.2.2 失效判據(jù) 277
9.3 壽命試驗(yàn)的方法 278
9.3.1 工作壽命試驗(yàn) 278
9.3.2 快速壽命試驗(yàn) 281
9.4 空心陰極壽命試驗(yàn)特殊設(shè)備 283
9.5 空心陰極可靠性分析 286
9.6 空心陰極壽命試驗(yàn)案例 289
9.6.1 工作壽命試驗(yàn) 289
9.6.2 快速壽命試驗(yàn) 297
參考文獻(xiàn) 300
第10章 電推進(jìn)系統(tǒng)組部件壽命試驗(yàn)
10.1 概述 301
10.1.1 電推進(jìn)系統(tǒng)組成和功能 301
10.1.2 推進(jìn)劑貯供子系統(tǒng) 302
10.1.3 電推進(jìn)系統(tǒng)的供電系統(tǒng) 306
10.2 影響系統(tǒng)壽命的主要單機(jī)和組部件 307
10.3 壽命試驗(yàn)的方法 308
10.3.1 閥門壽命試驗(yàn) 308
10.3.2 流量控制器壽命試驗(yàn) 309
10.3.3 功率處理單元壽命試驗(yàn) 310
10.4 功率處理單元壽命試驗(yàn)案例 314
參考文獻(xiàn) 315
等離子體診斷篇
第11章 等離子體密度及電子溫度的診斷
11.1 概述 319
11.2 Langmuir探針基本理論 320
11.2.1 離子電流理論模型 321
11.2.2 電子電流理論模型 323
11.2.3 探針分析方法 324
11.2.4 基于二階導(dǎo)數(shù)的分析方法 326
11.3 等離子體定向運(yùn)動影響分析 329
11.4 磁場影響分析 331
11.5 放電通道內(nèi)部的等離子體診斷 332
11.6 探針結(jié)構(gòu) 332
11.6.1 單探針 332
11.6.2 雙探針 335
11.6.3 三探針 338
11.7 誤差分析 339
11.8 Langmuir探針在電推進(jìn)領(lǐng)域的應(yīng)用 340
參考文獻(xiàn) 346
第12章 等離子體空間電勢測量
12.1 概述 348
12.2 基本原理 348
12.2.1 探針模型 349
12.2.2 空間電荷效應(yīng) 352
12.2.3 磁場影響分析 353
12.3 空間電勢的獲取方法 353
12.3.1 測量方法 353
12.3.2 加熱電流的選擇 354
12.3.3 誤差分析 356
12.4 加熱方法 358
12.4.1 直流電焦耳加熱 358
12.4.2 交流電焦耳加熱 359
12.4.3 自持加熱 359
12.4.4 激光加熱 360
12.5 探針結(jié)構(gòu) 360
12.5.1 材料 360
12.5.2 結(jié)構(gòu) 361
12.5.3 連接 361
12.5.4 支撐結(jié)構(gòu) 361
12.6 發(fā)射探針在電推進(jìn)領(lǐng)域的應(yīng)用 362
參考文獻(xiàn) 363
第13章 離子特性測量
13.1 概述 365
13.2 離子能量分布測量 365
13.2.1 基本原理 366
13.2.2 測量電路 366
13.2.3 數(shù)據(jù)處理 367
13.2.4 關(guān)鍵尺寸設(shè)計 369
13.2.5 RPA探針在霍爾推力器中的應(yīng)用 370
13.3 離子成分及比例的分析 371
13.3.1 基本原理 371
13.3.2 測量電路 374
13.3.3 誤差分析 374
13.3.4 E×B探針典型應(yīng)用 377
13.4 離子速度的測量 379
13.4.1 基本原理 379
13.4.2