[發明專利]一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法

在審

• 申請號: 202111544204.8
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114218676A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（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）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權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，包括，獲取不同探測階段的工作模式以及與各個工作模式相對應的工作時間；通過預先訓練好的參數預測模型，得到不同工作模式的應力下的濺射刻蝕初始退化率，漂移系數和擴散系數；根據濺射刻蝕初始退化率，漂移系數和擴散系數計算時變應力下電推力器柵極系統濺射刻蝕程度；根據時變應力下電推力器柵極系統濺射刻蝕程度，計算應力下柵極磨損變化情況；設定濺射刻蝕閾值，根據柵極磨損變化情況，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；本發明考慮了不同模式下電推力器濺射刻蝕對壽命的影響，通過各個模式下的濺射刻蝕情況進行累積得到電推力器壽命。

技術領域

本發明涉及電推力器技術領域，更具體的說是涉及一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法。

背景技術

在深空探測中，探測器往往要在深空中飛行數年才能到達目的地，電推力器在飛行中起到推力調節、姿態保持的作用，電推力器的工作時長達到了數萬甚至數十萬小時，因此推力器的壽命對于任務的成敗十分重要。電推力器的供電主要是依靠太陽能輻照轉換而來，由于探測距離越來越遠，獲取的太陽光照強度不斷變化，供電功率也隨之改變，需要不斷調節電推力器的工作模式，不同模式下推力器的損傷程度不一樣，以往壽命預測中不考慮工作模式的影響，在試驗過程中僅考慮平均應力下的壽命情況。

以往恒定應力下產品的的壽命預測值為恒定值，在時變應力條件下同一產品的壽命不再是恒定值，與工作模式順序及時長相關，電推力器的壽命的準確預測可以節省搭載燃料，降低發射成本，保證探測任務成功至關重要。

因此，如何提供一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于時變應力的多模式電推力器壽命建模方法，判斷電推力壽命能否滿足探測任務，同時可以準確預測壽命，降低發射成本，確保探測任務成功。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于時變應力的多模式電推力器壽命預測方法，包括以下步驟，

獲取工作模式以及與各個工作模式相對應的工作時間；

根據所述工作模式，通過預先訓練好的參數預測模型，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b_k和擴散系數σ_k；

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

根據所述時變應力下電推力器柵極系統濺射刻蝕程度，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。

進一步的，所述參數預測模型的訓練步驟包括，

S1：從加速柵中定位9個柵孔；

S2：設置試驗刻蝕閾值，在不同的應力水平下，分別對加速柵進行刻蝕，直至刻蝕數據達到所述刻蝕閾值；

S3：進行刻蝕過程中，測量第i時刻第j個柵孔的刻蝕數據，其中，i＝0，1，2...，n；j＝1，2,3...9；

S4：計算不同工作模式的應力水平k下的濺射刻蝕初始退化率μ_k，漂移系數b_k和擴散系數σ_k，