电推进羽流与航天器相互作用的研究现状与建议

电推进与传统的化学推进相比可以节约大量推进剂质量,被广泛用作地球同步轨道卫星南北位置保持和深空探测等任务的主推进系统。电推进器工作时产生的羽流与传统的化学推进器羽流有显著区别,电推进羽流对航天器的影响是进行卫星电推进器系统设计时需要重点关注的问题。文章讨论了电推进羽流对航天器的主要影响,介绍了国外在地面模拟试验、空间飞行验证和软件仿真技术等方面的研究现状,同时对国内开展羽流与航天器相互作用研究提出了建议。

电推进羽流电磁效应仿真软件研究与实现

结合时域有限差分法、物理光学法以及非均匀媒质射线跟踪方法,研究了电推进羽流对卫星电磁传输环境的影响,开发了一款电推进羽流电磁效应仿真软件。因软件采用低频与高频算法相结合的计算构架,故可为这类问题分析提供宽频域的解决方案。最后,通过C#平台对所编制程序进行交互设置,为羽流-卫星系统电磁特性分析提供了一种便捷的手段。研究结果对推动仿真软件国产化可起到一定促进作用。

电推进等离子体对航天器充放电效应的影响研究

电推进具有高比冲及低推进剂消耗等优点,被广泛用作地球同步轨道卫星南北位置保持和深空探测等任务的主推进系统。而电推进在轨工作产生的等离子体与地球同步轨道上的空间等离子体的特性截然不同,导致卫星的充放电过程更加复杂,影响卫星在轨安全运行。为此,电推进等离子体对航天器的影响是进行卫星电推进系统设计时需要关注的问题。主要讨论电推进羽流对航天器表面带电的影响,从理论研究、仿真模拟和地面试验三个方面对电推进系统对航天器表面充放电效应的研究进展进行了分析总结,最后对如何有效分析电推进等离子体羽流特性及其对航天器表面带电的影响的研究途径进行了展望。

Maxwell模型中keV能量的Xe粒子对铜表面的适应系数

使用热流传感器对氙离子推力器轴向距离为500、700 mm和900 mm,径向角度为0°~15°(推力器出口平面中心为圆心,推力器出口轴线为0°)范围内羽流热流密度的分布进行了实验研究,获得了热流随角度和半径变化的实验数据。采用PIC-DSMC (particle in cell direct simulation of Monte Carlo)算法在不同适应系数下对实验条件进行仿真分析,对比仿真结果和实验结果得到适应系数。结果表明:keV能量的Xe粒子对热流传感器表面(铜)的适应系数接近1。