[發(fā)明專(zhuān)利]電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010008801.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111238818B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林博穎;劉春;李培印;馮堯;許忠旭;杜春林;王晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M15/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法，防護(hù)系統(tǒng)包括L形試驗(yàn)容器、磁場(chǎng)發(fā)生器、磁屏蔽體和濺射靶，L形試驗(yàn)容器包括依次連接的第一段容腔、過(guò)渡段容腔和第二段容腔，第一段容腔與第二段容腔相互垂直；推力器設(shè)于第一段容腔的自由端，磁屏蔽體罩于推力器外，濺射靶設(shè)于第二段容腔的自由端，磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)于過(guò)渡段容腔內(nèi)；推力器產(chǎn)生羽流粒子，羽流粒子經(jīng)過(guò)空間中磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向與羽流粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，磁場(chǎng)的強(qiáng)度使得所述粒子恰好能偏轉(zhuǎn)90°射到所述濺射靶上，因此羽流粒子濺射產(chǎn)生的污染物不會(huì)直接返回推力器，從而降低推力器受到的濺射污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)中降低羽流濺射污染的防護(hù)裝置，具體涉及一種電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

與化學(xué)推進(jìn)相比，電推進(jìn)可大幅降低發(fā)射質(zhì)量，提高有效載荷和衛(wèi)星在軌壽命。但其羽流粒子能量非常高，在地面進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，由于在有限容積的真空試驗(yàn)艙內(nèi)進(jìn)行，羽流打到容器壁面會(huì)濺射出大量污染物，這些濺射產(chǎn)物返回推力器或打到其它敏感儀器表面會(huì)造成污染沉積或更嚴(yán)重的損傷。

現(xiàn)有的濺射污染防護(hù)方案主要從兩方面著手，一是采用盡量大的試驗(yàn)容器，因?yàn)闉R射表面離推力器越遠(yuǎn)污染越小；另一方面是設(shè)置濺射靶來(lái)接收羽流粒子，通過(guò)對(duì)濺射靶結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低濺射沉積污染。試驗(yàn)容器不能無(wú)限大，因此濺射靶就起著關(guān)鍵作用。濺射靶采用低濺射率的材料制成，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，但由于濺射產(chǎn)物的漫發(fā)射性質(zhì)，沒(méi)有哪一種結(jié)構(gòu)形式具有特別明顯的濺射污染防護(hù)效果。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

第一方面，本發(fā)明提供一種電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括L形試驗(yàn)容器、磁場(chǎng)發(fā)生器、磁屏蔽體和濺射靶，L形試驗(yàn)容器包括依次連接的第一段容腔、過(guò)渡段容腔和第二段容腔，所述第一段容腔與所述第二段容腔相互垂直；

所述推力器設(shè)于所述第一段容腔的自由端，所述磁屏蔽體罩于所述推力器外，所述濺射靶設(shè)于所述第二段容腔的自由端，所述磁場(chǎng)發(fā)生器設(shè)于所述過(guò)渡段容腔內(nèi)；

所述推力器用于產(chǎn)生羽流粒子，所述磁場(chǎng)發(fā)生器用于在所述羽流粒子經(jīng)過(guò)的空間中產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)的方向與所述羽流粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度使得所述粒子恰好能偏轉(zhuǎn)90°射到所述濺射靶上。

進(jìn)一步地，所述過(guò)渡段容腔包括折彎線，所述推力器設(shè)于所述折彎線中點(diǎn)與所述第一段容腔自由端上緣中點(diǎn)連線的下方。

進(jìn)一步地，所述磁屏蔽體采用雙層同心圓筒結(jié)構(gòu)，所述磁屏蔽體的內(nèi)徑和長(zhǎng)度均大于所述推力器。

進(jìn)一步地，所述磁屏蔽體的材質(zhì)為高磁導(dǎo)率的材料，所述高磁導(dǎo)率的材料包括高純鐵、硅鋼和坡莫合金。

進(jìn)一步地，所述濺射靶鋪設(shè)于所述第二段容腔的內(nèi)壁面，所述濺射靶的厚度要大于10mm，所述濺射靶的材質(zhì)為碳碳復(fù)合材料。

第二方面，本發(fā)明提供一種電推力器點(diǎn)火試驗(yàn)濺射污染防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括：

根據(jù)羽流粒子的速度確定所需磁場(chǎng)的強(qiáng)度，根據(jù)羽流粒子的偏轉(zhuǎn)半徑確定磁場(chǎng)有效空間的尺寸，由所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度和有效空間尺寸選擇磁場(chǎng)發(fā)生器；

設(shè)定所述磁屏蔽體的長(zhǎng)度，根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)確定所述磁屏蔽體的徑向尺寸，根據(jù)所述長(zhǎng)度和所述徑向尺寸選擇所述磁屏蔽體；

設(shè)定L形試驗(yàn)容器的包絡(luò)尺寸，根據(jù)確定的磁場(chǎng)發(fā)生器的尺寸、磁屏蔽體尺寸、羽流粒子的偏轉(zhuǎn)半徑確定L形試驗(yàn)容器中第一段容腔和過(guò)渡段容腔的尺寸，第二段容腔的尺寸保證濺射靶處于推力器的盲區(qū)內(nèi)。