[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

技術領域

本方法涉及等離子體推進領域

背景技術

霍爾推力器以其高效率、高比沖、小推力等特點逐步成為衛星、探測器等航天飛行器的重要動力裝置。隨著各國航天事業的不斷發展，對霍爾推力器的研究更加深入。由于現在霍爾推力器的研究都是在地面實驗設備模擬的真空環境下進行的，地面模擬的真空環境很難達到實際太空的真空條件。通常，實際太空的真空壓強在10^(-7)Pa量級，而霍爾推力器在地面真空系統中點火運行時，由于設備及實驗費用的限制，背景氣壓一般高于10^(-4)Pa，即至少要高于太空環境壓強一個數量級。此外，真空背壓也會受實驗中背景氣體、真空泵抽速的影響在一定范圍內波動。

當霍爾推力器在地面真空罐這種真空背壓相對較高的情況下運行時，背景氣體會通過擴散作用進入放電通道，與通道內高能粒子發生碰撞電離，電離后產生的離子經電場加速重新返回真空罐內。而在太空理想的真空環境下，通道內氣體壓強與背景氣壓形成的壓強梯度很小，因此，通過擴散作用返回到放電通道內的背景氣體極少，可以忽略不計。

在現有地面真空系統內不可避免的存在背景氣體的返流，進入通道內的背景氣體會同工質氣體一樣參與通道內氣體的電離加速過程，這勢必會影響到推力器的推力，效率，放電電流和比沖等宏觀性能參數，造成霍爾推力器在軌運行時偏離設計的技術指標。

發明內容

本發明為了解決現有地面真空系統內存在背景氣體的返流造成霍爾推力器在軌運行時偏離設計的技術指標。進而提出了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。

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的過程為：

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：

在實驗室中進行霍爾推力器實驗，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表示熱力學溫度，A表示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，其值約為2.7182；