吸氣式電推進(jìn)系統(tǒng)作為有可能實(shí)現(xiàn)長壽命超低軌飛行的技術(shù)而被關(guān)注。根據(jù)不同軌道環(huán)境條件,采用管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道、以及機(jī)械增壓的吸氣方式,討論了吸氣式電推進(jìn)系統(tǒng)所需的可行條件。分析表明,在軌高度180～240 km,航天器所需總功耗與迎風(fēng)面之比需要大于2 kW/m²,電推力器比沖需大于4×10～4 m/s,方可滿足推阻平衡需求。分析得出,實(shí)現(xiàn)吸氣式系統(tǒng)在地球軌道的運(yùn)用,關(guān)鍵技術(shù)在于增加氣體收集效率并且降低收集功耗,同時(shí)電推力器的效率還需進(jìn)一步提升。

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【部分圖文】：

由圖1可知,空間大氣成分主要由O原子和N2組成,其他成分還有O2、N、H2、Ar、He。其中氮氧成分(包括O、O2、N和N2)在150～250km軌道范圍內(nèi)占總數(shù)密度的99%以上,故在相關(guān)推力器的設(shè)計(jì)時(shí),可以忽略其他成分帶來的影響。2氣體收集裝置分析

如圖4所示,有效吸氣面積1m2,多孔管長徑比L/r為10的條件下,凈收集量隨著增壓泵抽速的提升而增加。推力器的輸入條件包括工質(zhì)的量以及環(huán)境壓強(qiáng),增壓泵提供了適宜的壓強(qiáng)環(huán)境以滿足推力器的放電需求,而凈收集量決定了推力器的工質(zhì)供給條件,進(jìn)而確定了推力器的比沖需求。凈收集量增多,增壓....

式中:A為航天器垂直于氣流的面積;Cd為阻力系數(shù),由表面材料、溫度和外形等因素決定,通常約1.9～2.6,對于如圖3所示的多孔管狀結(jié)構(gòu),取系數(shù)為2.05。假設(shè)迎風(fēng)受阻面積為1m2,由于航天器所受阻力與多方面因素有關(guān),吸氣式航天器為盡可能的減小阻力,整體設(shè)計(jì)會更趨向狹長的形狀。然....

式中:PT為電推力器的功率;ηT為電推力器效率。氣體收集裝置的收集效率不能太低,否則產(chǎn)生的推力難以平衡大氣阻力。根據(jù)前文分析,基于現(xiàn)有的技術(shù)水平,本文假設(shè)總吸氣效率為40%,電推力器效率約30%。當(dāng)迎風(fēng)受阻面積為1m2時(shí),軌道高度在180～240km下,如圖6所示,計(jì)算可得,....

本文編號：4012137