一种电推进航天器羽流参数获取方法

摘要

本发明提供一种电推进航天器羽流参数获取方法，在模拟航天器轨道环境条件下，测试等离子体电势、等离子体密度、电子温度、等离子体离子能谱、电推进羽流污染物沉积量等，推力器周围空间参数分布；无油真空系统的使用，为该方法提供了稀薄的气体氛围和清洁的环境条件，大大增加了试验过程中测量数据的准确性，降低了电推力器测试运行风险；电推力器多参数诊断设备中污染数据的测量和收集，可预估模拟空间环境条件下电推进航天器等离子体羽流参数分布及航天器在轨性能衰退情况，为电推进航天器研制和寿命预估提供指导和依据；本发明具有适应电推进航天器发动机羽流特性测试的特点，且适应于规模化试验。

主权项

一种电推进航天器羽流参数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，组装电推进航天器羽流参数获取装置的各个部件：将真空仓观察窗(1)设于真空仓(2)的首端；将真空抽气系统(9)、供气瓶(10)分别与真空仓(2)的尾端相通；将点火控制柜(8)与电推力器(4)相接，计算机(7)分别与两个电推力器多参数诊断设备(3、6)相接；在真空仓(2)内部设置安装板，该安装板一端安装第一电推力器多参数诊断设备(3)，另一端固定活动支架(5)；将电推力器(4)安装于固定活动支架(5)上；在安装板固定电推力器(4)一端处的真空仓(2)内壁上活动安装第二电推力器多参数诊断设备(6)，根据计算机(7)的指令控制第二电推力器多参数诊断设备(6)沿真空仓(2)内壁上的滑动轨道运动到指定位置；且第一电推力器多参数诊断设备(3)所在垂直于安装板的径向截面与电推力器(4)所在垂直于安装板的径向截面相互平行，且两个径向截面之间的距离大于100cm；步骤2，设计安装两个电推力器多参数诊断设备(3、6)的各个组成结构，选用实体箱作为试验支架(21)，在实体箱的顶面挖有沉孔(27)，将石英晶体微量天平QCM(25)安装于沉孔(27)内，并将朗缪尔探针LP(22)、阻滞势分析仪RPA(23)安装于实体箱的顶面上，将朗缪尔探针LP(22)的球心、阻滞势分析仪RPA(23)的中心和石英晶体微量天平QCM(25)的中心均投影到实体箱的顶面上，则朗缪尔探针LP(22)、阻滞势分析仪RPA(23)、石英晶体微量天平QCM(25)的安装位置满足：朗缪尔探针LP(22)的球心投影与阻滞势分析仪RPA(23)的中心投影之间直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度；朗缪尔探针LP(22)的球心投影与石英晶体微量天平QCM(25)的中心投影之间直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度；阻滞势分析仪RPA(23)的中心投影与石英晶体微量天平QCM(25)的中心投影之间直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度；步骤3，启动真空抽气系统(9)，使真空仓(2)工作在分子流工作状态；待真空仓(2)的真空度优于1×10^‑3Pa后30分钟后，启动计算机(7)的石英晶体微量天平污染监测系统，并调整石英晶体微量天平的零点；待石英晶体微量天平QCM(15)稳定工作30分钟以上后，开启供气瓶(11)、利用点火控制柜(8)控制电推力器(4)点火，电推力器(4)喷射等离子体，等离子体溅射产生污染物；电推力器(4)持续点火保持30分钟以上后，启动计算机(7)的在线原位监测朗缪尔探针设备，获取朗缪尔探针LP的电流—电压曲线即I—V曲线；启动计算机(7)的在线原位监测阻滞势分析仪设备，获取阻滞势分析仪RPA的I—V曲线；并通过计算机(7)的石英晶体微量天平污染监测系统获取石英晶体微量天平QCM的频率和温度；关闭电推力器(4)后，依次关闭石英晶体微量天平污染监测系统、在线原位监测朗缪尔探针设备、在线原位监测阻滞势分析仪设备，最后关闭真空抽气系统(9)。