不同本底压力下离子推力器电子反流失效的数值模拟

2013-05-17 李小平 兰州空间物理研究所

  重视20 cm 氙铝铁阴铁离子转矩器物体设定和上班数据, 适用二维轴对应模型工具的网格质点和蒙特卡罗摩擦最简单的方法摸拟运算了氙铝铁阴铁离子和氙原子核在铝铁阴铁离子转矩器栅极控制系统中的中长跑。摸拟得以了在差异本底压为下互转自由电荷铝铁阴铁离子对加快速度栅极孔壁的溅射耐金属腐蚀症状, 并由此可见运算了差异本底压为下因孔壁耐金属腐蚀以至于的发生光学反掉失效格局的转矩器上班使用寿命。   阴阳化合物转矩设备有高比冲、更高热效率等优缺点, 让其出色用作执行命令航空工业器组件抑制、组件转换、阻尼房屋补偿、站姿抑制及深空探测系统主打进等世界任务。阴阳化合物转矩器的转矩一般 较小, 这就打算了须得长长的操作时候方能到总冲量规定。   从上新时代60 年份刚刚开始, 对亚铁铝亚铁阴正离子转矩器做了了国产的地上和区域空间测试, 遇到了20 余个亚铁铝亚铁阴正离子转矩器发挥不了作用玩法 。在当中, 约束亚铁铝亚铁阴正离子转矩器生命的关健模块之中也就是栅极软件, 它的通常发挥不了作用行式有七种:屏栅和快速栅期间短路故障、栅极设计发挥不了作用、网上反流发挥不了作用。网上反流发挥不了作用是由对调带电粒子亚铁铝亚铁阴正离子溅射腐蚀性快速栅孔壁以至于外径增加造, 而对调带电粒子亚铁铝亚铁阴正离子溶解度和转矩器操作的本底水压重视有关于。   今天应对西安三维空间技木热学研发方案所研制成功的20cm 亚铁阴阳阴阳离子扭力器的钼食材双栅极操作设计, 编辑了研发背景网格质点(PIC) 与蒙特卡罗碰撞检测(MCC) 措施的栅极操作设计事情模仿养成app软件, 研发方案了其他真空体箱驾驶台本底重压对降速器栅孔壁溅射侵蚀情形。对20 cm 亚铁阴阳阴阳离子扭力器在其他真空体箱驾驶台本底重压下因为对调自由电荷亚铁阴阳阴阳离子对降速器栅孔壁溅射侵蚀受到的电子无线反掉失效经营模式的事情寿命短做分享精准预测。 智能反人才流失效

  离子推力器工作时, 为了保持航天器电中性, 在加速栅下游处由中和器发射等量的电子完成束流粒子的中和。在正常情况下, 加速栅的负电压会在加速栅的孔中形成势垒, 该势垒能够阻止中和器发射的电子反流到放电室中。但在推力器长寿命工作过程中, 在栅极之间和下游产生的部分低能量交换电荷离子受到加速栅附近电场作用而撞击到加速栅的孔壁上, 产生溅射腐蚀并导致加速栅孔径逐渐的增大。当孔径变大到孔中势垒无法阻止电子进入加速栅孔时, 出现电子反流失效。真空技术网(//crazyaunt.cn/)经过调研文献发现Kaufman给出了出现电子反流的加速栅电压与束流电压和栅极系统结构之间的关系

加速栅电压与束流电压和栅极系统结构之间的关系

  图1 为通过式(1) 搭配20 cm 氙阴阳离子转矩器几何体叁数表和启用叁数表能够得到的快速栅孔圆的曲率半径与快速栅电子元器件器材元器件反流阀值的的联系图。当快速栅孔圆的曲率半径必要时快速栅极输出功率一定值不低于其分别的电子元器件器材元器件反流阀值输出功率时都会展现电子元器件器材元器件反流后果。

加速栅极孔半径与电子反流阀值电压的关系

图1 下载加速栅极孔的半径与电子器材反流阀值额定电压的相互影响   提高器栅符近出现的交流自由带电粒子阴正化合物是提高器栅孔壁溅射生锈的源头, 可谓交流自由带电粒子阴正化合物就是以热访问流速行动的氙共价键和快速路行动的氙阴正化合物范围内发生非黏性自由带电粒子交流汽车碰撞, 快速路阴正化合物得到 网络厂已被选为震撼共价键, 以热访问流速行动的共价键没有网络厂已被选为低能阴正化合物。出现交流自由带电粒子阴正化合物的一般的中性共价键例如蓄电池充电室采用栅极孔冒泡溢出的未电离的氙共价键和学习环境本底中的氙共价键。

  针对20 cm 离子推力器具体工况, 采用PICMCC方法模拟计算了不同真空舱本底压力下交换电荷离子对加速栅孔壁的溅射腐蚀情况, 并由此得到不同本底真空度下发生电子反流失效的推力器工作寿命。结算结果表明: 本底真空度为6. 67 × 10-3 Pa时, 推力器电子反流失效对应的寿命为16550 h, 而本底真空度为1 × 10-5 Pa 时, 离子推力器寿命为24458h。对推力器工作寿命影响不显著的本底真空度应低于5 × 10-4 Pa。