螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机设计

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1、‘２＂犬遣拔＾大筆ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士享位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—＜ＩＩ５螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机设计学科专业——―够―室吏航科学＿与技＿术———１作者姓名颜劍指导教师————置亡庆—１！１教ｉｌ２０５６答辩日期＿Ｊ＿＾＿ａ．硕士学位论文螺旋波等离子体推力器地面实验原理糊设计Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｒｏｔｏｔｅｄｅｓｉｎｆｏｒｒｏｕｎｄｅｘｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｙｐｇｇｐｈｅｌｉｃｏｎｌａｓｍａｔｈｒｕｓｔｅｒ

2、ｐ作者姓名：郝剑昆学科、专业：航空宇航科学与技术学号：２１２２３００１指导教师：夏广庆（副教授）：２０１５．４．３０完成日期大理工犬含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机设计大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在

3、论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：螺旋离子体推力器地面实验原理祥机设计作者签名：日期：２０１５年６月１０日大连理工大学硕士学位论文摘要螺旋波等离子体是一种高密度，高离子化率的低温等离子体，其数密度可以ｉ８２Ｇ－达到１０１０每立方米的量级。在半导体工业中，应用螺旋波等离子体对材料进行沉积和刻蚀处理。同样，螺旋波等离子体也用于废弃物治理系统中，用来分解复杂污染物ＨＰＴ一。在空间推进领域，螺旋波等离子体推力器（）是种新型的电磁式推力器，其基于螺旋波等离子体在发散磁场中存在的无电流双层效应，加速离

4、子形成高速离子束喷流一，从而产生推力。螺旋波等离子体推力器作为种无电极，高密度，高比冲（比冲可以达到４０００ｓ）的推力器，正逐渐得到各航天强国的重视。作为螺旋波等离子体推力器研究及应用的重要环节＾地面实验原理样机的设计至关重要。作者从现有文献入手，分析总结了国外的先进技术，自行设计一？了套螺旋波等离子体推力器地面试验系统。主要研究内容如下．一（１）作者对比了化学推进和电推进各自的优缺点，介绍了种新型电推进系统—螺旋波等离子体推力器。ＨＰＴ的无电极结构可以使其具有更长的使用寿命。作者总结了各研究机构的研究方向，指导作者接下来的工作。（２）作者对螺旋波等离子体的

5、基本理论进行了分析，介绍了螺旋波等离子体源的几项关键技术（包括射频天线、放电室等）。对螺旋波等离子体形成过程开展机理分析，提出了几种与螺旋波等离子体源相结合的加速方案，为之后的数值仿真做准备。（３）作者使用ＰＩＣ方法，对不同长度的放电区进行模拟，得出了电势和电子数密度的变化曲线，从而印证了双层效应的存在。数值仿真的结果对于原理样机天线的设计具有重要的指导作用。（４）作者根据实验室现有条件，设计了射频馈入机构，磁场系统，ＲＦ天线等部件，以上述各部件为基础搭建螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机。通过初步实验结果对磁场系统进行优化改进，并添加法拉第电磁屏蔽套筒装

6、置。优化后的实验方案获得业内多位专家的认可。（５）最后，作者总结了实验过程中出现的问题，对原理样机设计提出几点一改进方案：①设计探针系统用于等离子体参数的诊断；②设计出种新的磁场系，该系统能提供更均勻的磁场统，可消除磁镜效应。上述几点作者只给出了设计。方案，在今后的研究工作中将具体实施关键词：螺旋波等离子体推力器；电推进；双层效应；原理样机Ｉ螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机设计ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｒｏｔｏｔｅｄｅｓｉｎｆｏｒｒｏｕｎｄｅｘｅｒｉｍｅｎｔｏｆｐｙｐｇｇｐｈｅｌｉｃｏｎｌａｓｍａｔｈｒｕｓｔｅｒｐＡｂｓｔｒａｃｔ

7、Ｈｅ－ｌｉｃｏｎｌａｓｍａｉｓａｈｉｈｄｅｎｓｉｔａｎｄｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｌｏｗｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｌａｓｍａｐｇｙｐｐａｎｄｉｔｓｎｕｍｂｅｒｄｅｎｓｉｔｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆＩｎｓｅｍｉｙ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｎｄｕｓｔｒｌｉｃｏｎａｓｍａｉｓｕｔｏｍａｋｅｔｈｅｍａｔｅｒｈｅｌｓｅｄ