霍尔推进器(HT)用于地球轨道卫星,也寄予希望来推动太空船的远距离飞行,例如从地球到火星。 HT中的推进剂通常是氙,通过从中性氙原子剥离电子的电场加速,产生等离子体。从推进器尾气排出的等离子体可以提供很高的速度,通常约为7万英里/小时。
圆柱形霍尔推进器(CHT)适合小型化,并具有较小的表面体积比,可防止推进器通道的。中国工业大学的调查人员为CHT开发了一个新的入口设计,显著地增加了推力。本周在AIP出版社的《等离子体物理学》道了其新设计的仿真和实验测试。
CHT设计用于低功耗操作。然而,低推进剂流量密度可能导致不充分的电离反应,又是产生等离子体和产生推力的关键步骤。通常,在降低其轴向速度(即垂直于推力方向的速度)的同时增加排出通道中的气体密度将提高推进器的性能。
此报道的主要作者之一魏立秋说 改变排放通道中的中性流动动力学的最实际的方法是通过改变气体注入方法或排放通道的几何形态,。
调查人员对简单的设计变更进行了测试。推进剂通过多个通常指向气缸中心的喷嘴注入推进器的圆柱形腔室中。当入口喷嘴的角度稍微改变时,推进剂被送入快速的圆周运动,在通道中产生涡流。
魏先生和他的同事们使用建模和分析软件(COMSOL),利用有限元方法对流进行建模,模拟了两个喷嘴角度在通道中等离子体的运动。结果表明,当喷嘴倾斜并且推进器以涡流模式运行时,通道周围附近的气体密度较高。在这种模式下,气体密度明显更高,更均匀,这也有助于提高推进器性能。
研究人员通过实验验证了其模拟预测,涡流入口模式成功地产生了更高的推力值,特别是在使用低放电电压时。特别地,当放电电压在100~200V的范围内时,推进器的比冲击增加了1.1~53.5%。
我们在这里报告的工作只是验证了这种气体入口设计的实用性,我们还需要研究喷嘴角度,直径,深度与直径的比例和排放通道的长度的影响。他继续预测,涡流设计将在飞行型HT中进行测试,最终可能用于太空飞行。
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