离子推力器束流下降原因分析.pdf

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1、真空与低温第20卷第5期260Vacuum&Cryogenics2014年10月离子推力器束流下降原因分析马林，孟伟（兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，甘肃兰州730000）摘要：离子推力器的推力与其引出的束流成正比，束流的大小直接确定了推力。离子推力器在点火启动后，在工作条件不变的条件下，其引出束流随工作时间而下降。为找出束流下降的原因，以离子推力器为研究对象，通过分析引起离子推力器束流下降的各种因素，并对这些因素进行分析与验证。经过对因素的分析定位，找出引起束流下降的主要原因。分析

2、与验证表明：影响离子推力器束流下降的决定因素为栅极组件固有特性、磁场固有特性和阴极固有特性，其中阴极固有特性是导致束流下降的主要原因。关键词：电推进；离子推力器；束流；分析中图分类号：V439+.1文献标志码：A文章编号：1006-7086（2014）05-0260-03DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2014.05.003ANALYSISOFTHEFACTORONDECREASEBEAMCURRENTFORIONTHRUSTERMALin，MENWei（Sciencean

3、dTechnologyonVacuumTechnologyandPhysicsLaboratory，LanzhouInstituteofSpaceTechnologyPhysics，LanzhouGansu730000，China）Abstract：Thethrustofanionthrusterisproportionalwithextractedbeamcurrentanddeterminedbyitsmagnitude.Forionthrusterwithstableworkingparame

4、ters，beamcurrentdecreasesastimeelapse.Inordertofindoutthedefinitive-nessfactorscausingtheproblem，Theresearchonionthrusterbyanalyzingfaulttreeofallcausingfactorsisillustrates.Mainfactorswerefoundoutbyinvestigatingandverifyingthebottomeventsoffaulttree.I

5、tsummarizestheresearchthatdefinitivenessfactorscausingbeamcurrentdecreasingaregridscharacteristics，magneticfieldcharacteristicsandhollowcathodecharacteristics，ofwhichhollowcathodecharacteristicsisthemaincausingfactor.Keywords：electricpropulsion；ionthru

6、ster；beamcurrent；analysis0引言电压相关。栅极组件的几何参数和加速电压直接影响束流的大小；放电室推进剂流量不但限制了束离子推力器是电推进的一种，其特点是推力流极限值，而且其流量的稳定性也会引起束流的变小，比冲高，广泛应用于空间推进任务，如航天器姿[1]化；放电电流大小也确定束流的大小，根据设计经态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等任务。离子推力器在工作启动后，其束流随工作时间的推验，束流通常占放电电流的20%左右，而放电电压移出现下降的现象，并且随时间推移趋于稳定。由的变化

7、同样会引起束流的变化。从国外文献调研于离子推力器引出的束流与推力成正比[2]，其束流来看，目前还没有关于离子推力器在启动后，束流的下降，直接导致推力的减小，严重影响离子推力随时间而减小的相关报道。器的性能。为了寻找引起离子推力器在工作启动后，束流离子推力器引出束流主要与离子光学系统（亦随时间下降的原因，文章通过分析影响束流下降的称栅极组件）、放电室推进剂流量，以及放电电流和6个故障因素，并通过试验验证，确定引起束流下降收稿日期：2014-05-13作者简介：马林（1970-），男，甘肃省兰州市人，高

8、级工程师，从事电推进技术的研究和开发。E-mail：Guanli6666@sina.cn马林等：离子推力器束流下降原因分析261的主要原因。在阳极小电流下，放电起弧1h。在离子推力器完成了消除暴露大气影响的预处理后，进行了4次室1原因分析与验证温启动工作3h试验，如图2所示。可看出点火启1.1影响束流下降的原因动试验束流变化的重复性较好，由此认为已消除了离子推力器在工作启动后，发现其引出束流在大气的影响。2h内存在连续减小，特别是在前30min内变化显（4）栅极固有特