霍尔推力器寿命实验和计算分析.pdf

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1、第40卷第3期2014年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPUKSIONV01．40，No．3Jun．2014霍尔推力器寿命实验和计算分析张志远1，田杨2，王平阳3，吴建军1(1．国防科学技术大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073；2．北京电子工程总体研究所，北京100854；3．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：为了准确高效地预估霍尔推力器寿命，利用在真空舱内工作较短时间后的霍尔推力器结合三坐标测量仪测量其放电室陶瓷绝缘内外壁面轮廓的直径沿周向的变化情况，以此作为

2、输入参数结合概率密度公式获得了高效率的半经验公式法模型和计算结果。采用文献算例对模型和计算代码进行了验证，表明改进后的模型和算法能够在霍尔推力器短时间运行的测量结果基础上较为准确地预测长时间工作后放电室壁面轮廓形状，进而得到推力器的使用寿命。在此基础上，针对影响HET-40推力器寿命的主要因素进行了考察，获得了相关的影响规律。结果表明，其他条件不变的情况下，霍尔推力器的寿命与输入功率乘积近似常数，对于本研究对象，该常数大约为3．6xi06W·h。关键词：霍尔推力器；寿命；实验；半经验公式法；概率密度中图分类

3、号：V439+．4—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2014)03—0016—07ExperimentandcalculationanalysisofHallthrusterlifetimeZHANGZhi—yuanl，TIANYan92，WANGPing-yang，WUJian-junl(1．SchoolofAerospaceScienceandEngineering,NationalUniv．ofDefenseTechnology,Changsha410073，China；2．Beiji

4、ngInstituteofElectronicSystemEngineering，Beijing100854，China；3．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abe-act：InordertoaccuratelyandefficientlypredictthelifetimeofHallthruster，theshort—durationexperimentwascarriedouti

5、nthevacuumtankincombinationwiththree—coordinatemeasuringinsmnnent．ThedischargechamberWallprofileparameterswereobtainedafterHallthrusterworkingforsometime．Theimprovedsemi—empiricalmodelwasdevelopedbasedontheprobabilitydensityfunctionandtheshort-durationexpe

6、rimentalresults．Thereliabilitywasexaminedbyusingtheexperimentalcondifionsandresultsoftheavailableliteratureandshowedtheimproved收稿日期：2014—03—14；修回日期：2014—04—28基金项目：上海市自然科学基金(12ZRl414700)作者简介：张志远(1965一)，男，博士生，研究领域为推进技术第40卷第3期张志远，等：霍尔推力器寿命实验和计算分析17modelandalg

7、orithmcanefficientlypredictthereallifetimeofHallthruster．Theeffectsofthemainfactorsonthelifetimewereinvestigated．Theresultsshowedthelifetimetimesthepowerisaboutaconstantanditisabout3．6x106W·hforHET．40here．Kt,ywords：Hallthruster；lifetime；experiment；semi-emp

8、iricalmethod；probabilitydensity0引言霍尔推力器放电室壁面轮廓受等离子体的溅射削蚀直接影响其运行寿命11。21，当埋置于绝缘陶瓷内的磁极由于溅射而裸露出来时，其寿命即宣告终止。实验是考察霍尔推力器寿命的重要方法之一，通常采用多层涂层法【圳、激光测量法【铷、光谱法等[瑚，并分为长寿命实验和短寿命实验，前者可以准确获知某台推力器的运行寿命，如文献【9]列表给出了多款霍尔推力器长寿命实验的