用于太空技术的微波推进电磁发动机

微波推进的电磁发动机（EmD rive）技术现已获广泛认同。在推进力的反方向产生的加速、反作用力遵守Newton力学,可能产生10mN/kW至1000mN/kW的推力。基本器件是一个圆锥状的封闭谐振腔,用TE011模式。由于腔内的非均匀场分布,电磁合力F∑≠0,提供了腔体自主加速运动的推力。微波推进电磁发动机的发明人是英国工程师Roger Shawyer,它不携带燃料,推进器使用的微波能由太阳能转换而来,故适于作太空飞行。2006年6月有报道说,Shawyer用700W功率产生了88mN力;2007年5月用300W功率产生了96.1mN力。这说明早期即达到了（125～320）mN/kW水平。力虽然小,不断加速的过程有望获得非常高的速度。电磁发动机可对卫星作精确控制和定位,可能用在深空对小行星或月球探测。空天飞机可完成多种任务,例如作载人的长距离亚轨道飞行。未来可能用于星际探测,只用几年即到达较近的星系。现在把太阳系内飞行称为航天,系外飞行称作宇航。估计在本世纪将有第一批宇航员飞出太阳系并安全返回,而飞出太阳系是人类的伟大理想。但这有许多理论与技术问题需要解决。所以必须加大航行速度,应达到光速,可能的话应为超光速。2004年11月宋健院士指出,航天技术呼唤实验物理学家们寻找速度大于光速c的源;只要能找到这种新的源,以光速或超光速宇航的可能性就会大为增长。林金院士指出,宇航员建立了自主精确描述火箭和宇宙飞船在给定惯性系中作任意加速和减速运动的动力学过程,修正了自主惯性导航的严格理论基础,只要开发出新型的动力源,宇宙飞船航行的速度不存在上限,未来载人宇宙航行的范围理论上不存在限制。……现在已是2015年6月,两位航天专家所说言犹在耳,我们认为他们所说的新动力源已被实验物理学家开发出来,即电磁发动机;这将使人类在未来作超光速宇航可能性大为增加。本文论述了电磁发动机的原理,指出它给世界带来了新希望。最后,提出了开展新研究的建议——试用椭圆锥状谐振腔,考虑采用光波导谐振腔,以及在此项目中试用超材料。当然,任何新型推进器都必须满足无需携带燃料的要求。

基于量子理论的无工质微波推进性能计算分析

无工质微波推进是一种新概念推进装置,具有推力大、结构简单、性能可靠的优点,可广泛应用于空间飞行器。为了给以后的设计研究奠定基础,本文基于量子理论,对无工质微波推力器腔体内的微波电磁场进行量子化处理,推导出推力的理论计算公式,使用有限元分析软件计算出不同模态的腔体固有品质因子Q值,计算出不同模态下的推力值。计算结果表明TE012模态下的Q值最高达79523,推力修正值最高可达0.315N,是推力器模态的最佳选择。

脉冲微波辐射推进数值模拟

介绍了脉冲微波辐射推进的基本工作原理。在数值模拟方面,采用前期点爆炸自模拟解与后期矢通量分裂格式相结合的方法,计算了固定的抛物面型反射面聚焦入射平行微波束击穿空气形成的高温等离子体流场及其对反射面产生的推动作用,求出了推力器的动量耦合系数。结果表明,当输入的微波能量为E=10J时,焦距为15mm的抛物面型推力器在单脉冲作用下所获得的最大推力超过97N,相应的动量耦合系数为Cm=482.8N/MW,这与相同情况下日本东京大学通过实验获得的结果基本吻合。

微波电热推进系统应用研究

空间推进系统作为航天器的重要部分,其性能、质量、寿命和可靠性等参数直接影响着航天器的工作状况。本文首先介绍空间推进系统的种类及其特点,其次阐述了电推进系统的主要特点,最后重点描述了微波电热推进系统的特点、系统结构,并对微波推进系统用于航天器的轨道转移和位置保持进行了理论分析。分析结果表明,微波电热推进系统具有比冲适中、寿命长、推力范围宽、羽流污染小和系统兼容性好等优点。既可用于复合式推进系统,进行航天器的位置保持、姿态调整等,也可单独完成航天器的轨道转移、星际航行和位置保持等任务,具有广阔的应用前景。

微波电热推进器中等离子体的吸收特性

提出了一个谐振腔内微波与等离子体相互作用的简化模型。通过对格林函数并矢的渐近展开 ,用Fredholm矢量积分方程计算了等离子体散射区的电场分布和等离子体的吸收效率。对非均匀性、等离子体密度等因素对吸收效率的影响进行了分析。

微波电热推进

微波电热推进孙再庸，毛根旺，何洪庆（西北工业大学航天工程学院，西安，７１００７２）１微波电热推进的工作原理为了实现星际航行，需要发展小推力、高比冲、长寿命的推进系统。８０年代美国ＮＡＳＡ等机构［１￣６］率先开展了微波电热推进（ＭＥＴ──Ｍｉｃｒｏｗａ...

新型微波电热推进器中低温等离子体对微波的吸收效率的估计

本文建立了圆柱谐振腔内低温有界非均匀等离子作与微波相互作用的初等模型,对2.45GHzTM011模式下等离子体的吸波效率进行了预估,并对影响波效率的主要因素进行了分析.

微小卫星用低功率电推进技术研究进展

随着微小卫星任务的不断拓展,轨道机动、位置保持、姿态控制、自主离轨等任务对低功率推进系统的需求日益增加。结合微小卫星对低功率推进系统高比冲、推力精确、结构紧凑等技术需求,综述了射频离子电推进、微波离子电推进和脉冲等离子体电推进技术的研究和应用现状;通过列举各国应用案例,对比了各推进系统的性能和技术特点,总结了各推进系统的关键技术;在此基础上,分析了我国微小卫星用电推进技术发展趋势及后续攻关方向。研究结果可为微小卫星推进系统方案选择提供参考。

航天推进新技术开拓太空探索新时代

系统地介绍了目前正在发展或提出的几种新型航天推进技术,包括激光推进、微波推进、电推进、核能推进、光压推进和反物质推进等。

微波等离子推力器谐振腔的低信号调试

微波等离子推力器(MPT)谐振腔只有在谐振状态下,微波能量才能被高效地用于加热工质产生推力。利用标量网络分析仪,采用微波无源器件回波损耗的测试方法对MPT谐振腔进行了精确地调谐,分析微波能量的吸收效率及谐振频率带宽,研究腔体的尺寸、微波耦合探针位置以及腔内的隔板材料等在同一谐振频率条件下的匹配性。调试结果可为腔体设计与提高系统效率提供参考。

小型MPT技术集成与演示验证系统研制与性能分析

为了实现MPT实验系统的小型化、质轻化和自动化,采用一体化集成技术。研制了一套小型MPT技术集成与演示验证系统,其体积和质量分别是原实验系统的50%和65%。对其性能进行了分析和真空实验验证。结果显示,该系统在真空条件下能稳定可靠地工作,各项参数指标正确。该系统的实现,为MPT从实验室走向应用化起到了一定的参考作用。