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真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究

段萍 鄂鹏 魏立秋 白德宇 江滨浩 徐殿国

真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究

段萍, 鄂鹏, 魏立秋, 白德宇, 江滨浩, 徐殿国
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  • 真空背压的变化会改变进入霍尔推力器放电通道内的背景气体量,对工质的电离、电子的传导等物理过程产生影响,从而进一步影响到推力器的宏观放电特性.为分析真空背压对推力器放电的影响规律,通过向真空罐输入流量可控的氪气改变真空背压,在不同真空背压下测量通道内原子、离子的发光特性以及出口处离子流的伏安特性.分析结果表明:背景气体返流对通道内工质放电过程具有全局性的影响,提高背压会使通道内的电子温度降低、电离效率降低,并会在通道内形成一个新的电离区,且背压越高,该电离区距推力器阳极越近.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11005025, 10975026)、辽宁省高等学校科研计划(批准号:2006A047)、哈尔滨工业大学科研创新基金(批准号:HITNSRIF2009044)和黑龙江省博士后科学基金(批准号:LBH-Z09161)资助的课题.
    [1]

    Hegeler F, Masten G, Leiker G, Krompholz H, Kristiansen M 1993 Proceedings of the 9th IEEE Pulsed Power Conference (New Mexico:Institute of Electrical and Electronics Engineers) p237

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    Randolph T, Kim V, Kaufman H, Kozubsky K, Zhurin V V, Day M 1993 Proceedings of the 23rd International Electric Propulsion Conference (Worthingto: The Electric Rocket Propulsion Society) p95

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    Hofer R R, Peterson P Y, Gallimore A D 2001 Proceedings of the 27th International Electric Propulsion Conference (Worthingto: The Electric Rocket Propulsion Society) p45

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    Walker M L R 2005 Ph. D. Dissertation (Michigan: University of Michigan)

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    Walker M L R, Victor A L, Hofer R R, Gallimore A D 2005 J. Propul. Power 21 408

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    Hofer R R, Peterson P Y, Gallimore A D 1990 Proceedings of the 21st International Electric Propulsion Conference (Worthingto: The Electric Rocket Propulsion Society) p41

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    Yang J, Liu W Y, Zhu G Q, Mao G W 2007 Acta Phys. Sin. 56 366 (in Chinese)[杨 涓、刘文一、朱国强、毛根旺 2007 物理学报 56 366]

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    Byers D, Dankanich J W 2009 Proceedings of the 31st International Electric Propulsion Conference (Worthingto: The Electric Rocket Propulsion Society) p76

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    Morozov A I, Savelyev V V 2001 Reviews of Plasma Physics (Vol.21) (New York: Consultants Bureau) p375

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    Yang J, Mao G W, He H Q, Tang J L, Song J, Su W Y 2004 Acta Phys. Sin. 53 4282 (in Chinese)[杨 涓、毛根旺、何洪庆、唐金兰、宋 军、苏纬仪 2004 物理学报 53 4282]

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    Bugrova A I, Desyatskov A V, Morozov A I, Kharchevnikov V K 2000 Plasma Phys. Rep. 26 715

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    Yu D R, Zhang F K, Li H, Liu H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1844 (in Chinese)[于达仁、张凤奎、李 鸿、刘 辉 2009 物理学报 58 1844]

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    Li Y Q, Yu D R 2006 Plasma Sci. Technol. 8 666

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    E P 2009 Ph. D. Dissertation (Harbin: Harbin Institute of Technology) (in Chinese) [鄂 鹏 2009 博士学位论文(哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

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    E P, Duan P, Jiang B H, Liu H, Wei L Q, Xu D G 2010 Acta Phys. Sin. 59 7181 (in Chinese)[鄂 鹏、段 萍、江滨浩、刘辉、魏立秋、徐殿国 2010 物理学报 59 7181]

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    Dzierzega K, Griesmann U, Nave G 2001 Phys. Scr. 63 209

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    Thorne A P 1974 Spectrophysics (London: Chapman and Hall) p162

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    [21]

    Tsurubuchi S, Kobayashi H, Hyodo M 2003 J. Phys. B 36 2629

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    Garrigues L, Boyd I D, Boeuf J P 2001 J. Propul. Power 17 772

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    [2] 王晓钢, 段萍, 于达仁, 卿绍伟, 丁永杰. 电子温度各向异性对霍尔推力器BN绝缘壁面鞘层特性的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 025204. doi: 10.7498/aps.60.025204
    [3] 卿绍伟, 鄂鹏, 段萍. 壁面二次电子发射对霍尔推力器放电通道绝缘壁面双鞘特性的影响. 物理学报, 2013, 62(5): 055202. doi: 10.7498/aps.62.055202
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    [5] 邓立赟, 蓝红梅, 刘悦. 霍尔推力器磁场位形及其优化的数值研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025213. doi: 10.7498/aps.60.025213
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    [12] 杨涓, 石峰, 杨铁链, 孟志强. 电子回旋共振离子推力器放电室等离子体数值模拟. 物理学报, 2010, 59(12): 8701-8706. doi: 10.7498/aps.59.8701
    [13] 王维, 杨兰均, 刘帅, 黄易之, 黄东, 吴锴. 线-铝箔电极电晕放电激励器的推力理论与实验研究. 物理学报, 2015, 64(10): 105204. doi: 10.7498/aps.64.105204
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    [17] 顾彪, 王文春, 彭许文, 王德真, 张燕. 常压He气和N2气均匀介质阻挡放电的伏安特性. 物理学报, 2009, 58(8): 5532-5538. doi: 10.7498/aps.58.5532
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    [20] 于博, 张岩, 贺伟国, 杭观荣, 康小录, 赵青. 超声波电喷推力器羽流中和特性研究. 物理学报, 2018, 67(4): 040201. doi: 10.7498/aps.67.20171972
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-07-05
  • 修回日期:  2010-09-13
  • 刊出日期:  2010-12-15

真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究

  • 1. (1)大连大学物理科学与技术学院,大连 116622; (2)哈尔滨工业大学电气工程系,哈尔滨 150001
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11005025, 10975026)、辽宁省高等学校科研计划(批准号:2006A047)、哈尔滨工业大学科研创新基金(批准号:HITNSRIF2009044)和黑龙江省博士后科学基金(批准号:LBH-Z09161)资助的课题.

摘要: 真空背压的变化会改变进入霍尔推力器放电通道内的背景气体量,对工质的电离、电子的传导等物理过程产生影响,从而进一步影响到推力器的宏观放电特性.为分析真空背压对推力器放电的影响规律,通过向真空罐输入流量可控的氪气改变真空背压,在不同真空背压下测量通道内原子、离子的发光特性以及出口处离子流的伏安特性.分析结果表明:背景气体返流对通道内工质放电过程具有全局性的影响,提高背压会使通道内的电子温度降低、电离效率降低,并会在通道内形成一个新的电离区,且背压越高,该电离区距推力器阳极越近.

English Abstract

参考文献 (22)

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