[發(fā)明專利]一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111544204.8
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114218676A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 徐洪武;王偉;朱煒;陳鳳熹;耿海;賈艷輝;李婧;蔡健平;王喜奎;韓天龍;施帆;張曉軍;伍招沖;張睿;宋汝寧;劉艷榮;李覲竹;毛敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天標準化研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，包括以下步驟，

確定工作模式以及與各個工作模式相對應的工作時間；

根據(jù)所述工作模式，通過預先構(gòu)建的參數(shù)預測模型，得到不同工作模式的應力k下的濺射刻蝕初始退化率μ_k，漂移系數(shù)b_k和擴散系數(shù)σ_k；

根據(jù)所述濺射刻蝕初始退化率μ_k，漂移系數(shù)b_k和擴散系數(shù)σ_k計算時變應力下電推力器柵極系統(tǒng)濺射刻蝕程度；

根據(jù)所述時變應力下電推力器柵極系統(tǒng)濺射刻蝕程度，計算應力k下柵極磨損變化情況；

設定濺射刻蝕閾值，根據(jù)所述柵極磨損變化情況，計算各個工作模式下到達加速柵的刻蝕閾值所需要的時間，并進行累加，得到電推力器的壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述參數(shù)預測模型的構(gòu)建步驟包括，

從加速柵中定位9個柵孔；

設置試驗刻蝕閾值，在不同的應力k下，分別對加速柵進行刻蝕，直至刻蝕數(shù)據(jù)達到所述試驗刻蝕閾值；

進行刻蝕過程中，測量第i時刻第j個柵孔的刻蝕數(shù)據(jù)，其中，i＝0，1，2...，n；j＝1，2,3...9；

計算不同工作模式的應力k下的濺射刻蝕初始退化率μ_k，漂移系數(shù)b_k和擴散系數(shù)σ_k，表達式為：

其中，x_i,j為第i個時刻，j號柵孔的刻蝕數(shù)據(jù)，x_i,1為第i時刻，1號柵孔的刻蝕數(shù)據(jù)，x_i,9為第i時刻，9號柵孔的刻蝕數(shù)據(jù)；t_i表示第i時刻的測量時間，t_n為實驗最終測量時間，t₁為實驗起始測量時間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述柵孔的定位方法包括，在所述加速柵的中心定位1個柵孔，在所述加速柵的中間定位4個柵孔，在所述加速柵的邊緣定位4個柵孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述應力k與根據(jù)不同工作模式進行對應設置。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述電推力器柵極系統(tǒng)濺射刻蝕程度通過以下公式進行計算，

其中，Th_k表示刻蝕程度，表示單位時間內(nèi)的柵極磨損變化程度，B(t)表示布朗運動參量；t表示應力k下的試驗時間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述應力k下柵極磨損變化情況通過以下公式進行計算：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，其特征在于，所述設定濺射刻蝕閾值，根據(jù)所述柵極磨損變化情況，計算各個工作模式下到達加速柵的刻蝕閾值所需要的時間，并進行累加，得到電推力器的壽命包括：

設置閾值Th，通過以下公式計算各個工作模式下到達加速柵的刻蝕閾值所需要的時間，

其中，t_k表示與工作模式所對應的應力k下的工作時間，n表示工作模式個數(shù)；

對各個工作模式下到達加速柵的刻蝕閾值所需要的時間進行累加得到電推力器壽命L，其中，表示與工作模式所對應的應力k下的工作壽命。