氮工质ECRIT离子源性能计算与实验研究

作     者：谈人玮 杨涓 牟浩 吴先明 TAN Renwei;YANG Juan;MOU Hao;WU Xianming

作者机构：西北工业大学航天学院陕西西安710072 兰州空间技术物理研究所甘肃兰州730000 

出 版 物：《西北工业大学学报》 (Journal of Northwestern Polytechnical University)

年 卷 期：2023年第41卷第2期

页      面：274-281页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11875222)资助 

主　　题：吸气式电推进 微型ECR离子推力器 整体模型 

摘      要：2 cm电子回旋共振离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster,ECRIT)具有无热阴极、比冲高等特点,适用于吸气式电推进系统。为了适应低轨道氮氧混合大气成分特点,开展氮工质ECRIT离子源的性能计算与实验研究,是分析ECRIT应用于吸气电推进系统的可行性的重要基础。建立了氮工质2 cm ECRIT离子源的整体模型并计算其性能,再与实验结果相互对比,分析两者差别。研究结果表明:①当离子源的输入功率为8 W,气体流量为2 ml/min时,离子引出束流和推力的计算与实验结果均达到最大值,引出束流分别为16.2与12.5 mA,推力分别476.6与368μN。②当输入功率为8 W,气体流量为0.6 ml/min时,比冲的计算与实验结果为2095.8与1855.6 s,均达到最大值,离子引出束流、推力和比冲的计算与实验结果的相对误差变化范围均为2%~32%。③当计算采用的输入功率为8 W,气体流量为1 ml/min,实验采用的输入功率为8 W,气体流量为0.8 ml/min时,离子源都处于最优工作状态,此时推进剂利用效率较高,分别为17.8%和16.2%;离子能量损耗较低,分别为443.9和596.2 W/A。