超低轨吸气式螺旋波电推进概念研究.pptxVIP

超低轨吸气式螺旋波电推进概念研究

汇报人：

2024-01-22

目录

引言

超低轨吸气式螺旋波电推进基本原理

超低轨吸气式螺旋波电推进系统设计

超低轨吸气式螺旋波电推进性能仿真分析

超低轨吸气式螺旋波电推进实验研究

超低轨吸气式螺旋波电推进应用前景展望

引言

01

02

03

吸气式电推进技术是实现未来空间探测、载人登月等深空任务的关键技术之一。

超低轨道高度下，吸气式电推进系统可利用大气中的氧气作为氧化剂，显著提高推进效率。

螺旋波电推进技术作为一种新型的电推进方式，具有高效率、高比冲、长寿命等优点，是未来吸气式电推进的重要发展方向。

国内在吸气式电推进技术方面起步较晚，但近年来发展迅速，已有多家单位开展了相关研究工作。

未来吸气式电推进技术将朝着更高效率、更高比冲、更长寿命的方向发展，同时还将注重与其他技术的集成应用。

国外在吸气式电推进技术方面已取得重要进展，如美国的X-37B空天飞机采用了吸气式霍尔电推进技术。

研究内容

超低轨吸气式螺旋波电推进系统的概念设计、性能分析、仿真验证等。

研究方法

采用理论建模、数值仿真和实验验证相结合的方法，对超低轨吸气式螺旋波电推进系统进行深入研究。

技术路线

首先建立超低轨吸气式螺旋波电推进系统的理论模型，然后通过数值仿真分析系统的性能特点，最后通过实验验证仿真结果的正确性。

超低轨吸气式螺旋波电推进基本原理

工作原理

吸气式螺旋波电推进器通过电磁场产生螺旋波，使推进剂在波的作用下加速并喷出，从而产生推力。同时，该推进器还利用大气中的气体作为推进剂，通过吸气口将其吸入并进行加速。

特点

吸气式螺旋波电推进具有高比冲、长寿命、低噪音、高效率等优点。此外，由于利用了大气中的气体作为推进剂，因此可以减轻航天器的质量，降低发射成本。

A

B

D

C

电磁场强度

电磁场强度是影响吸气式螺旋波电推进性能的关键因素之一。电磁场强度越高，产生的螺旋波越强，对推进剂的加速效果越好。

推进剂种类

不同种类的推进剂对吸气式螺旋波电推进的性能有不同的影响。一般来说，轻质的推进剂具有更高的比冲和更长的寿命。

吸气口设计

吸气口的设计对吸气式螺旋波电推进的性能也有重要影响。合理的吸气口设计可以提高吸气效率，降低噪音和振动，从而提高推进器的整体性能。

控制策略

控制策略是影响吸气式螺旋波电推进性能的另一个重要因素。通过优化控制策略，可以实现推力、比冲和效率等性能指标的平衡和优化。

超低轨吸气式螺旋波电推进系统设计

包括螺旋波发生器、吸气装置、加速通道等部分的设计。

推进器设计

电源设计

控制系统设计

根据推进系统需求，选择合适的电源类型和参数，进行电源模块的设计。

设计控制系统的硬件和软件，实现对推进系统的精确控制。

03

02

01

将各部件按照设计要求进行集成，形成完整的超低轨吸气式螺旋波电推进系统。

系统集成

对集成后的系统进行全面的测试，包括性能测试、可靠性测试、安全性测试等，确保系统满足设计要求。

系统测试

针对测试中发现的问题进行分析，提出改进措施并优化系统设计。

问题分析与改进

超低轨吸气式螺旋波电推进性能仿真分析

01

02

03

01

分析推进器在不同工作条件下的性能表现，如推力、比冲、效率和羽流特性等。

02

研究吸气式螺旋波电推进器在超低轨道环境中的适应性，包括大气密度、温度和压力等因素的影响。

03

评估推进器的稳定性和可靠性，以及可能出现的故障模式和应对措施。

优化推进器的几何结构，如螺旋波导管的形状和尺寸，以提高推力和比冲性能。

改进电源系统和控制系统，提高推进器的效率和响应速度。

采用先进的材料技术和制造工艺，减轻推进器的质量，提高其在轨寿命和可靠性。

针对超低轨道环境的特殊性，开展适应性设计和试验验证，确保推进器在实际应用中的性能表现。

超低轨吸气式螺旋波电推进实验研究

真空室设计

推进剂供给系统

电极与电源系统

测量与控制系统

为模拟超低轨道环境，需设计高真空度的实验室，确保气体分子密度接近实际轨道环境。

设计并制造适用于螺旋波电推进的电极结构，配备高性能电源以提供稳定的电压和电流。

构建可控的推进剂供给装置，以实现对推进剂流量、压力等参数的精确控制。

搭建包括推力测量、电流电压监测、温度控制等功能的综合测量与控制系统。

系统启动与初始化

启动真空系统，将真空室抽至设定真空度；启动推进剂供给系统，设定推进剂流量；启动电源系统，为电极提供所需电压和电流。

螺旋波激发与维持

通过调整电源参数，激发并维持稳定的螺旋波形态，同时监测电流、电压及推力等参数的变化。

数据采集与处理

在实验过程中，持续采集推力、电流、电压、温度等数据，并对数据进行实时处理和分析。

实验结束与清理

在实验结束后，关闭所有系统，对实验装置进行清理和维护，为下一次实验做好准备。

根据实验数据，分析螺旋波电推进在