電推力器羽流效應(yīng)及防護(hù)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、鑒于電推力器在應(yīng)用的過程中羽流對航天器會造成一定的污染的問題，本文對離子推力器及霍爾推力器羽流安全性問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　羽流污染評估的基礎(chǔ)為羽流的模擬，本文采用混合PIC的方法處理等離子體的運(yùn)動問題，考慮羽流區(qū)原子與離子的電荷交換碰撞并采用MCC方法進(jìn)行處理。通過對離子推力器及霍爾推力器羽流出口處離子密度分布的探究，得到合適的邊界條件，并與實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析。考慮空間環(huán)境下羽流的等離子體參數(shù)分布，與目前已報道的其他在軌預(yù)

2、測結(jié)果進(jìn)行對比分析，進(jìn)而對模型進(jìn)行驗證。
　　羽流區(qū)電荷交換碰撞導(dǎo)致的返流離子會對航天器表面造成濺射腐蝕、熱量沉積以及力（矩）干擾等問題。以模擬得到的空間等離子體參數(shù)分布為條件，建立評估電推力器羽流返流離子造成的上述三種效應(yīng)的計算模型。隨后，以典型的航天器模型為例進(jìn)行羽流污染評估，并將結(jié)果與文獻(xiàn)中的評估結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而驗證評估模型的合理性。除此之外，本文給出了羽流返流離子對航天器表面造成的充放電效應(yīng)模型，并給出上述典型航天器

3、模型下表面電位的變化。
　　基于上述羽流模型及效應(yīng)評估模型，根據(jù)電推力器在航天器中承擔(dān)的不同推進(jìn)任務(wù)，對兩種安裝位置下的羽流污染情況進(jìn)行評估。對比主推進(jìn)任務(wù)下離子推力器、霍爾推力器及磁聚焦霍爾推力器在對航天器的影響方面的不同?；诖啪劢够魻柾屏ζ鞯挠鹆靼l(fā)散角相對較小，對位置保持任務(wù)下的電推力器的一種安裝方式進(jìn)行優(yōu)化并評估優(yōu)化后的羽流污染情況。模擬結(jié)果表明，相同安裝位置下離子推力器及磁聚焦推力器對航天器的污染程度較小。同時，磁聚焦推

4、力器的應(yīng)用，不僅能夠減小推力器安裝角度進(jìn)而減小推力器損失，而且能減小羽流對太陽能電池陣的影響。
　　電推力器產(chǎn)生的羽流等離子體環(huán)境必然會對航天器造成一些特殊的影響，某些情況下需要對一些敏感的設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。太陽能電池陣表面為高透光玻璃蓋片，受到濺射腐蝕、熱量沉積等影響會減小其輸入功率。本文最后根據(jù)電推力器的兩種安裝方式，提出相應(yīng)的防護(hù)方案。并通過對防護(hù)后的污染情況進(jìn)行評估，分析不同防護(hù)結(jié)構(gòu)下的防護(hù)效果以及相同防護(hù)結(jié)構(gòu)下針對不同電推力