[發明專利]根據地面實驗參數修正在軌飛行霍爾推力器推力參數的方法

有效

• 申請號: 201410330878.1
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104061137A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 魏立秋;楊子怡;韓亮;丁永杰;于達仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種根據地面實驗參數修正在軌飛行霍爾推力器推力參數的方法，其特征在于它包括下述步驟：

步驟一：計算霍爾推力器在不同背景壓力下背景氣體的返流質量流量的具體操作步驟為：

假使霍爾推力器通道內原子服從麥克斯韋分布，則單位時間單位面積上的原子數如公式(1)，即碰撞數為：

J=∫0∞Nf(v)dv·vdtdA/dtdA=N(m2πkT)1/2∫0∞e-m2kTv2vdv=14Nv→---(1)]]>

其中：v表示原子速度標量，表示原子速度矢量，k＝1.38×10^-23表示玻爾茲曼常數，m為背景氣體原子質量，t表示時間，T表示實驗室工作時的熱力學溫度，A霍爾推力器通道出口截面積，N表示粒子數密度，f(v)為麥克斯韋速度分布函數，e自然對數的底數；

根據理想氣體狀態方程，PV_體＝nRT，可得：由于R＝k·N_A，得到粒子數密度為

N=PkT---(2)]]>

其中，P為真空罐內氣體壓力，V_體為氣體體積，n為氣體物質的量，R為理想氣體常數，N_A為阿伏伽德羅常數；

將公式(2)代入公式(1)可得：

J=14PkTv→=PkTkT2πm---(3)]]>

背景氣體返流質量流量如式(4)所示

近似認為霍爾推力器工作時加速區壓力為真空前提下，將公式(3)代入公式(4)得到背景氣體返流質量流量與背景壓力的關系為：

其中，為背景氣體返流質量流量，A為霍爾推力器通道出口截面積，P為真空罐內氣體壓力；

在實驗室中改變真空罐內氣體壓力P進行實驗，根據公式(5)得到相應背壓下背景氣體返流質量流量；

步驟二：根據背景氣體返流離子對推力的貢獻估計折算系數δ的具體操作步驟為：

利用多柵探針，調節接收級制止電壓，得到多柵探針伏安特性曲線，對伏安特性曲線進行一階數值微分，并采用小波變換方法進行濾波消噪處理，得到離子能量分布函數；兩個離子峰對應的分別是返流離子峰和主流離子峰，較低峰為低能離子表示返流離子的能量低，較高峰為高能離子表示主流離子的能量高，離子能量由電壓供給，利用主流離子的加速電壓和返流離子的加速電壓定義返流粒子對推力的貢獻折算系數如公式(6)：

其中U_加返流表示返流離子在放電通道內所獲得的加速電壓，U_加主流表示主流離子在放電通道內所獲得的加速電壓；

步驟三：霍爾推力器工作時，通過流量計給定確定的工質氣體質量流量，即主流質量流量根據返流質量流量主流質量流量和折算系數δ對實驗室中霍爾推力器的推力T_實驗進行修正，如公式(7)所示

根據修正公式(7)計算的修正推力，作為霍爾推力器在軌運行時推力。