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加速栅小孔对变推力离子推力器性能影响的实验研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：胡竟郭德洲耿海杨福全李建鹏陈娟娟兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

离子推力器以其比冲高、寿命长的突出优势，在长寿命航天器的姿轨控任务中得到广泛应用。以实现大范围、高精度推力调节为目标，针对加速栅小孔对连续变推力模式离子推力器的性能影响开展了综合实验研究，分析了加速栅小孔补偿设计的机... 详细信息

离子推力器以其比冲高、寿命长的突出优势，在长寿命航天器的姿轨控任务中得到广泛应用。以实现大范围、高精度推力调节为目标，针对加速栅小孔对连续变推力模式离子推力器的性能影响开展了综合实验研究，分析了加速栅小孔补偿设计的机理与影响因素，基于10cm口径连续变推力离子推力器，设计了两种加速栅小孔中心距补偿系数的栅极系统，在不同推力模式下研究了加速栅小孔中心距补偿系数对推力器放电室内等离子体宽范围放电特性、电子反流极限电压与加速栅电流、离子束流分布特性及离子溅射刻蚀效应的影响作用关系。以此为基础，开展了多时间尺度下变推力模式对加速栅溅射刻蚀的影响评价。结果表明：在总加速电压恒定的情况下，改变加速栅小孔中心距补偿系数可调节放电室的基本性能和束流离子的密度分布，且推力越小，补偿系数变化的影响权重越明显；加速栅小孔中心距补偿系数的变化不会明显改变栅极系统的电子返流极限电压，但会显著影响宽范围变推力工作点下束流离子对栅极系统的离子溅射刻蚀效应，对此可通过调整总加速电压予以改善。研究为变推力离子推力器栅极系统匹配性设计及高性能变推力控制策略优化提供技术支撑。

关键词：加速栅小孔中心距补偿系数变推力离子推力器溅射刻蚀放电损耗

离子推力器碳基材料栅极研制与应用现状及启示

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强激光与粒子束 2024年第8期36卷 149-157页

作者：高斌李娟耿海王彦龙陈娟娟兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

离子推力器是广泛应用于空间航天任务的电推力器之一,栅极在离子推力器中承担着引出离子并加速进而实现推力的作用,直接影响推力器性能及寿命。相比于传统钼栅,碳基栅极具有热膨胀系数低、耐离子溅射高等优势,是未来高比冲、大推力、长... 详细信息

离子推力器是广泛应用于空间航天任务的电推力器之一,栅极在离子推力器中承担着引出离子并加速进而实现推力的作用,直接影响推力器性能及寿命。相比于传统钼栅,碳基栅极具有热膨胀系数低、耐离子溅射高等优势,是未来高比冲、大推力、长寿命离子推力器栅极的理想候选材料,已被国外部分先进离子推力器成功在轨应用。分析对比了不同栅极材料特性,调研总结了国内外碳基栅极研制过程及技术特点,并报道了作者近期在小口径不同构型C/C栅极与一体化C/C栅极研制方面的相关进展,最后针对我国离子电推进发展趋势,提出了后续碳基栅极研究的经验启示与建议。

关键词：离子推力器栅极组件碳-碳复合材料热解石墨

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电推进产品管理模式研究与实践

航天工业管理 2024年第5期 51-53页

作者：王衎耿海陆帆兰州空间技术物理研究所

空间电推进系统是将工质气体电离,通过复杂电磁场将离子加速喷出而产生推力的先进推进系统,具有载荷比高、推力精确控制等优点,是国际上最先进的推力器之一,是衡量卫星先进性的重要标志。采用电推进系统已成为提升航天器整体性能与技术... 详细信息

空间电推进系统是将工质气体电离,通过复杂电磁场将离子加速喷出而产生推力的先进推进系统,具有载荷比高、推力精确控制等优点,是国际上最先进的推力器之一,是衡量卫星先进性的重要标志。采用电推进系统已成为提升航天器整体性能与技术水平的重要手段,美国、俄罗斯等航天强国在20世纪90年代中期已实现电推进系统在航天器中的应用,取得了显著的经济效益和社会效益。兰州空间技术物理研究所作为国内电推进系统产品的主要研制单位,研制开发的各规格产品已成功实现在轨应用。

关键词：技术物理研究所电推进系统技术水平载荷比离子加速航天强国管理模式研究推力器

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“北斗+5G”天地一体化系统赋能文旅行业发展探析

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通信与信息技术 2024年第4期 110-114页

作者：刘增祥耿海顾至欣中通服咨询设计研究院有限公司南京旅游职业学院

北斗系统具有高精度、全球覆盖、全天候监测等优势，可以为室外应用提供精准的定位和导航服务，5G网络则具有高速、低延迟、大容量等特点，能够为有5G网络覆盖的区域提供更稳定、更快速的数据传输和网络定位服务，将北斗系统与5G系统综... 详细信息

北斗系统具有高精度、全球覆盖、全天候监测等优势，可以为室外应用提供精准的定位和导航服务，5G网络则具有高速、低延迟、大容量等特点，能够为有5G网络覆盖的区域提供更稳定、更快速的数据传输和网络定位服务，将北斗系统与5G系统综合运用，可以充分发挥各自的特点和优势，实现更快速、更准确的联合定位服务。基于北斗与5G的天地一体化系统在文旅行业的应用，能够为文旅行业的交通出行、景区导览、饮食安全、非遗保护、应急救援等提供定制化、精准化的服务，推动文旅行业的跨界融合发展，并促使文旅行业个性化服务迈向更高的层次。

关键词：北斗 5G 天地一体化文旅

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我国空间推进技术领域发展思考与建议

中国工程科学 2024年第3期26卷 217-225页

作者：侯晓李永武志文林庆国汪小卫耿海黄天坤中国航天科技集团有限公司北京100048 北京控制工程研究所北京100094 北京理工大学宇航学院北京100081 上海空间推进研究所上海201112 中国运载火箭技术研究院北京100076 兰州空间技术物理研究所兰州730000

我国空间推进技术领域历经60余年发展形成了较完善的技术体系和较丰富的产品谱系,支持了载人航天、应用卫星、深空探测等重大工程应用;面向我国航天领域未来规划、重大工程和科学项目的应用需求,空间推进系统现有的技术水平存在不足,亟... 详细信息

我国空间推进技术领域历经60余年发展形成了较完善的技术体系和较丰富的产品谱系,支持了载人航天、应用卫星、深空探测等重大工程应用;面向我国航天领域未来规划、重大工程和科学项目的应用需求,空间推进系统现有的技术水平存在不足,亟需谋划创新发展和突破方向。本文从电推进、化学推进、核推进、新概念空间推进等角度出发,系统梳理了空间推进系统的发展现状;重点提炼了高性能、低成本的空间推进系统支撑低轨小卫星组网发展,大推力、可重复使用的低温化学推进技术推动新型空间运输系统发展,多类型、长寿命的空间推进技术保障深空关键应用等未来应用需求。研究认为,我国空间推进技术领域面临系统可靠性和寿命亟需进一步提高、部分领域的产品成熟度与国际先进水平差距明显、产品成本高、可选推进技术种类少且重点技术研究滞后等迫切挑战,需开展顶层规划、优化技术选择,重视基础研究、构建发展机制,在重点技术方向上分类推进科研攻关,尽快实现低轨小卫星、地月空间转移、深空探测(含载人航天)用推进系统的技术突破与在轨应用。

关键词：空间推进电推进核推进低轨小卫星空间运输深空探测重复使用

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热电子阴极单晶LaB制备工艺及发展研究

真空与低温 2024年

作者：高斌谷增杰耿海陈娟娟徐精灵兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室中国空间技术研究院杭州中心

单晶六硼化物LaB6具有优异的热电子发射性能和化学稳定性，是空间用热电子阴极发射源的理想材料，具有优良的发射效率及寿命。随着空间电推进系统高功率、长寿命的航天任务的实施，大尺寸、低成本、高纯度单晶LaB6制备技术研究显得愈发... 详细信息

单晶六硼化物LaB6具有优异的热电子发射性能和化学稳定性，是空间用热电子阴极发射源的理想材料，具有优良的发射效率及寿命。随着空间电推进系统高功率、长寿命的航天任务的实施，大尺寸、低成本、高纯度单晶LaB6制备技术研究显得愈发重要。在调研国内外LaB6基体研制技术的基础上，结合主流单晶LaB6制备技术，针对我国空间电推进应用需求，分析了晶体制备过程中存在的关键技术及难点，提出开展空间用单晶LaB6工程化研制的初步建议。

关键词：热电子阴极电推进系统粉体研制单晶LaB

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ECRIT等离子体特性数值模拟分析

航天器工程 2024年第2期33卷 84-94页

作者：贺亚强耿海吴先明王紫桐孙新锋吴辰宸蒲彦旭兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高... 详细信息

针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。

关键词：航天器推进系统电子回旋共振离子推力器电磁仿真磁路结构工质气体天线构型微波功率

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LHT-200霍尔推力器热特性模拟分析

真空与低温 2024年

作者：孙明明耿海郭宁高俊李沛王尚民刘明正刘超兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

为获得LHT-200霍尔推力器在12.5kW额定功率工况下的热耗及温度分布，采用有限元分析结合热平衡试验验证对推力器在额定工况下的热耗进行了迭代校准和热特性模拟分析。结果显示，当推力器总热耗为2700W，即占总功率比例为21.6%时，温度... 详细信息

为获得LHT-200霍尔推力器在12.5kW额定功率工况下的热耗及温度分布，采用有限元分析结合热平衡试验验证对推力器在额定工况下的热耗进行了迭代校准和热特性模拟分析。结果显示，当推力器总热耗为2700W，即占总功率比例为21.6%时，温度模拟结果与实测值最为接近，最大误差出现在推力器外壳且达到了6.3%。实测结果显示推力器温度最高处为内绕线柱和内部支撑，分别为318℃和304℃，而靠近外部的导磁底座、散热板和外壳等部件的温度相对较低，基本在150～210℃范围内，后续可对外部部件表面进行处理以提高发射系数来进一步降低推力器整体温度。研究结果可为LHT-200霍尔推力器的热设计改进提供工程指引，并为国内同类型霍尔推力器的热分析提供仿真边界条件初值和参考。

关键词：霍尔推力器温度分布热特性有限元分析

热电子阴极单晶LaB_(6)制备工艺及发展研究

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真空与低温 2024年第2期30卷 214-220页

作者：高斌谷增杰耿海陈娟娟徐金灵兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 中国空间技术研究院杭州中心杭州310024

单晶六硼化物LaB_(6)具有优异的热电子发射性能和化学稳定性,是空间用热电子阴极发射源的理想材料,具有优良的发射效率及寿命。随着空间电推进系统高功率、长寿命的航天任务的实施,大尺寸、低成本、高纯度单晶LaB_(6)制备技术研究显得... 详细信息

单晶六硼化物LaB_(6)具有优异的热电子发射性能和化学稳定性,是空间用热电子阴极发射源的理想材料,具有优良的发射效率及寿命。随着空间电推进系统高功率、长寿命的航天任务的实施,大尺寸、低成本、高纯度单晶LaB_(6)制备技术研究显得愈发重要。在调研国内外LaB_(6)基体研制技术的基础上,结合单晶LaB_(6)主流制备技术,针对我国空间电推进应用需求,分析了晶体制备过程中存在的关键技术及难点,提出开展空间用单晶LaB_(6)工程化研制的初步建议。

关键词：热电子阴极电推进系统粉体研制单晶LaB_(6)