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国外离子和霍尔电推进技术最新进展 被引量：60
1
作者 张天平 《真空与低温》 2006年第4期187-193,245,共8页
在系统调研2001年至2005年技术发展的基础上,综述了国外离子和霍尔电推进的最新进展和飞行应用情况,分析了当前离子和霍尔电推进技术的主要发展趋势。
关键词 离子推力器 霍尔推力器 发展趋势 航天器
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电推进技术的研究应用现状及其发展趋势 被引量：42
2
作者 张郁 《火箭推进》 CAS 2005年第2期27-36,共10页
简述了电推进的工作原理、基本分类以及各形式电推进(电热式、电磁式和静电式)的主要特点;重点论述了世界各国电推进技术的研制和应用现状,以及电推进技术的发展趋势和应用前景;最后简述了我国电推进技术的研究现状,并提出了加快我国电... 简述了电推进的工作原理、基本分类以及各形式电推进(电热式、电磁式和静电式)的主要特点;重点论述了世界各国电推进技术的研制和应用现状,以及电推进技术的发展趋势和应用前景;最后简述了我国电推进技术的研究现状,并提出了加快我国电推进技术发展的建议。 展开更多
关键词 电推进技术 发展趋势 应用现状 工作原理 主要特点 研究现状 电热式 静电式 电磁式
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微型电子回旋共振离子推力器离子源结构优化实验研究 被引量：19
3
作者 汤明杰 杨涓 +2 位作者 金逸舟 罗立涛 冯冰冰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期319-325,共7页
微型电子回旋共振(ECR)离子推力器可满足微小航天器空间探测的推进需求.为此,本文开展直径20mm的微型ECR离子源结构优化实验研究.根据放电室内静磁场和ECR谐振区的分布特点,研究不同微波耦合输入位置对离子源性能的影响,结果表明环形天... 微型电子回旋共振(ECR)离子推力器可满足微小航天器空间探测的推进需求.为此,本文开展直径20mm的微型ECR离子源结构优化实验研究.根据放电室内静磁场和ECR谐振区的分布特点,研究不同微波耦合输入位置对离子源性能的影响,结果表明环形天线处在高于ECR谐振强度的强磁场区域时,微波与等离子体实现无损耦合,电子共振加热效果显著,引出离子束流较大.根据放电室电磁截止特性,结合微波电场计算,研究放电容积对离子源性能的影响,实验表明过长或过短的腔体长度会导致引出离子束流下降甚至等离子体熄灭.经优化后离子源性能测试表明,在入射微波功率2.1 W、氩气流量14.9μg/s下,可引出离子束流5.4 mA,气体放电损耗和利用率分别为389 W/A和15%. 展开更多
关键词 微型离子推力器 电子回旋共振 离子源 等离子体
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20cm氙离子推力器放电室性能优化 被引量：18
4
作者 陈娟娟 张天平 +1 位作者 贾艳辉 李小平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2469-2473,共5页
束流离子生产成本和推进剂利用率是表征离子推力器放电室性能的重要参数。在考虑不改变放电室几何结构、磁场分布并保持离子推力器比冲和效率的前提下,利用一维经验分析模型对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200离子推力器放电室性... 束流离子生产成本和推进剂利用率是表征离子推力器放电室性能的重要参数。在考虑不改变放电室几何结构、磁场分布并保持离子推力器比冲和效率的前提下,利用一维经验分析模型对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200离子推力器放电室性能进行了优化分析,以实现推力器的推力从40mN提高到60mN的目标要求。分析结果表明,提高放电室推进剂流率至2.06mg/s,放电室内放电电流维持在6.9A,放电室内平均氙离子密度达到2.167×1017 m-3时,可以保证引出1.2A的束流,推力器达到60mN的推力。与之对应的推进剂利用率为92%,束流离子生产成本约为188.515 W/A,相比推力40mN时,推进剂利用率为88%、束流离子生产成本为188.29W/A的情况,放电室性能有所提高。另外,放电室性能优化过程中其鞘层电位始终保持在3.80～6.65eV范围内。 展开更多
关键词 离子推力器 放电室 束流离子生产成本 推进剂利用率
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30cm离子推力器栅极组件热应力及热形变计算模拟 被引量：17
5
作者 孙明明 张天平 +1 位作者 王亮 吴先明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1393-1400,共8页
为了降低30cm口径离子推力器栅极组件工作时的热形变位移,采用材料力学分析以及有限元分析方法研究了边缘不约束和边缘约束下的栅极组件热应力分布以及热形变位移,提出了相关的热应力降低措施并进行了模拟验证。结果显示,将栅极等效为... 为了降低30cm口径离子推力器栅极组件工作时的热形变位移,采用材料力学分析以及有限元分析方法研究了边缘不约束和边缘约束下的栅极组件热应力分布以及热形变位移,提出了相关的热应力降低措施并进行了模拟验证。结果显示,将栅极等效为圆形平板且边缘无约束时,水平方向的拉伸应力引起的最大热形变位移约为0.3mm,栅极几何中心处的热应力最大,约为1.5MPa,法线方向的热形变位移基本为0;将栅极等效为圆形平板且边缘约束时,最大挠度出现在结构几何中心处,约为1.255mm,水平方向最大拉伸形变量为0.01mm,理论计算值与仿真结果基本一致,且真实栅极拱形结构在此约束条件下会产生更大的热形变位移,可能导致栅极的聚焦性能变差以及栅极之间的短路现象;热设计改进措施验证表明降低结构的整体温度并且更换热膨胀系数较低的材料是减小热形变位移的较好措施。 展开更多
关键词 离子推力器 栅极组件 热应力 热形变
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多模式离子推力器栅极系统三维粒子模拟仿真 被引量：17
6
作者 陈茂林 夏广庆 毛根旺 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期185-193,共9页
栅极系统是离子推力器推力产生的主要部件,推力器的性能和寿命都与栅极系统密切相关.对于具有多种工作模态的离子推力器,基于电流电压入口的仿真可以有效评估推力器的工作状况.采用三维粒子模拟方法对两栅极系统等离子体输运过程进行了... 栅极系统是离子推力器推力产生的主要部件,推力器的性能和寿命都与栅极系统密切相关.对于具有多种工作模态的离子推力器,基于电流电压入口的仿真可以有效评估推力器的工作状况.采用三维粒子模拟方法对两栅极系统等离子体输运过程进行了仿真,获得了不同模式下的推力器性能参数,对比NSTAR的在轨测试参数,验证了模型的正确性;分析了工作模式变化对栅极区域电场分布和束流状态的影响以及离子推力器多模式设计需求.分析结果表明:远离栅极系统的外凸型屏栅鞘层和内凹型零等势面、低鞍点电势值和平缓的下游电势分布,有利于提高栅极系统离子通过率,抑制电子返流,减小Pits-and-Grooves腐蚀,是离子推力器工作模式的设计方向;提高束流电压会导致发散角损失增大,但可扩展栅极工作电流范围,在束流强度较大的模式下,使束流具有较好的聚焦状态,有利于减小Barrel腐蚀.研究结果为多模式离子推力器工作模式设计提供了参考. 展开更多
关键词 粒子模拟 离子推力器 栅极系统 等离子体模拟
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20cm氙离子推力器性能扩展研究 被引量：17
7
作者 郑茂繁 张天平 +2 位作者 孟伟 李兴坤 梁凯 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1116-1120,共5页
为了满足未来深空探测任务的需求,在20cm氙离子推力器的技术基础上,对其性能进行扩展提升研究,将推力提高50%,使推力由原来的40m N提高到60m N。通过对离子推力器工作参数的分析与研究,确定了离子推力器60m N推力模式的工作参数,并进行... 为了满足未来深空探测任务的需求,在20cm氙离子推力器的技术基础上,对其性能进行扩展提升研究,将推力提高50%,使推力由原来的40m N提高到60m N。通过对离子推力器工作参数的分析与研究,确定了离子推力器60m N推力模式的工作参数,并进行了优化实验。结果表明:性能扩展的20cm氙离子推力器推力提高到60m N,比冲提高到3500s,效率也提高到65%,并能够在40m N和60m N二种推力模式下工作。通过对2台推力器的组合,能够实现40,60,80,100,120m N五种推力工作模式。 展开更多
关键词 电推进 离子推力器 性能扩展 研究
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离子发动机空心阴极失效形式分析 被引量：15
8
作者 郭宁 江豪成 +1 位作者 高军 聂文虎 《真空与低温》 2005年第4期239-242,共4页
空心阴极是离子发动机关键部件,研究其失效形式,对提高离子发动机的可靠性有重要意义。介绍了离子发动机空心阴极的工作原理,分析离子发动机空心阴极的主要失效形式,并根据分析结果,提出了一系列提高离子发动机空心阴极可靠性的途径。
关键词 空心阴极 离子发动机 失效形式 分析
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20cm氙离子推力器3000h寿命实验 被引量：15
9
作者 郑茂繁 江豪成 +3 位作者 顾左 高军 郭宁 梁凯 《航天器环境工程》 2009年第4期374-377,404,共4页
为了验证20cm氙离子推力器的寿命,进行了约3000h的寿命考核实验。在实验过程中,测试推力器性能参数、离子光学系统性能以及放电阴极和中和器阴极的能耗变化。通过对测试数据的分析来判断推力器的寿命终止时间。实验表明20cm氙离子推力... 为了验证20cm氙离子推力器的寿命,进行了约3000h的寿命考核实验。在实验过程中,测试推力器性能参数、离子光学系统性能以及放电阴极和中和器阴极的能耗变化。通过对测试数据的分析来判断推力器的寿命终止时间。实验表明20cm氙离子推力器连续累计工作3000h后,性能指标满足设计要求,其寿命已超过3000h。 展开更多
关键词 电推进 离子推力器 寿命实验
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面向空间引力波探测任务的微推进技术研究进展 被引量：15
10
作者 于达仁 牛翔 +29 位作者 王泰卜 王尚胜 曾明 崔凯 刘辉 涂良成 李祝 黄祥青 刘建平 沈岩 彭慧生 杨铖 宋培义 匡双阳 张开 索晓晨 黄潇博 刘旭辉 汪旭东 龙军 付新菊 高晨光 杨涓 夏旭 付瑜亮 胡展 康小明 吴勤勤 庞爱平 周鸿博 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期194-212,共19页
微推力器是实现空间引力波探测中无拖曳控制任务的关键。本文在分析空间引力波探测无拖曳控制系统对微推力器要求基础上,通过微推进技术原理开展分析,梳理出了满足要求的微推力器,包括冷气推力器、波电离离子推力器、会切磁场型霍尔推... 微推力器是实现空间引力波探测中无拖曳控制任务的关键。本文在分析空间引力波探测无拖曳控制系统对微推力器要求基础上,通过微推进技术原理开展分析,梳理出了满足要求的微推力器,包括冷气推力器、波电离离子推力器、会切磁场型霍尔推力器和场致发射推力器4种备选方案,并介绍了4种推力器以及基于推力器的无拖曳控制国内外相关研究现状。在此基础上,本文介绍了天琴计划开展以来针对这几种微推力器的研制进展,并对后续应用于引力波探测的微推进技术研究方向进行展望。 展开更多
关键词 空间引力波探测 无拖曳控制 微推进 会切磁场型霍尔推力器 波电离离子推力器 冷气推力器 场致发射推力器
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离子推力器栅极系统电子反流阈值的数值分析 被引量：14
11
作者 贾艳辉 张天平 +1 位作者 郑茂繁 李兴坤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期991-996,共6页
阻止束流等离子体中电子反流到加速栅上游区域是离子推力器加速栅负电压的主要作用之一,能够阻止电子反流的加速栅电压最小值称为电子反流阈值。加速栅电压的选择直接影响到离子推力器的工作性能和运行寿命,电子反流阈值电压是确定加速... 阻止束流等离子体中电子反流到加速栅上游区域是离子推力器加速栅负电压的主要作用之一,能够阻止电子反流的加速栅电压最小值称为电子反流阈值。加速栅电压的选择直接影响到离子推力器的工作性能和运行寿命,电子反流阈值电压是确定加速栅电压的重要参考参数。基于PIC方法计算了20cm氙离子推力器加速栅电子反流阈值,并分析了加速栅孔径、栅间距、单孔引出束流电流大小对加速栅电子反流阈值电压的影响,计算结果与试验测量值符合较好。该数值模型为加速栅参数的选择和降低电子反流失效风险方法提供了参考,为下一步电子反流现象对加速栅寿命的预测分析奠定了基础。 展开更多
关键词 离子推力器 加速栅 电子反流 PIC方法
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重力梯度测量卫星无拖曳控制技术 被引量：14
12
作者 邹奎 苟兴宇 薛大同 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第2期28-35,共8页
无拖曳控制是当前和未来若干空间任务中的一项关键技术.以重力梯度测量卫星为对象,对无拖曳控制回路进行深入剖析,包括对静电引力梯度仪、离子推力器和空间环境的模型与建模方法及无拖曳控制律设计方法的综述.借鉴GOCE卫星(gravity fiel... 无拖曳控制是当前和未来若干空间任务中的一项关键技术.以重力梯度测量卫星为对象,对无拖曳控制回路进行深入剖析,包括对静电引力梯度仪、离子推力器和空间环境的模型与建模方法及无拖曳控制律设计方法的综述.借鉴GOCE卫星(gravity field and steady-state ocean circulation explorer)的成功经验并结合国内离子推力器和静电悬浮加速度计的研制现状,对未来发展我国重力梯度测量卫星无拖曳控制进行难点分析与展望. 展开更多
关键词 GOCE卫星 静电引力梯度仪 离子推力器 无拖曳控制
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离子推力器空心阴极热特性模拟分析 被引量：14
13
作者 孙明明 顾佐 +1 位作者 郭宁 李娟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1149-1152,共4页
对离子推力器空心阴极进行了热分析。利用ANSYS有限元软件对阴极罩开启/闭合状态下的空心阴极热启动过程和达到稳态工作时温度场分布进行了模拟,结果表明稳态工作时空心阴极内部能量主要损耗在热阻丝和阴极顶部分,并且阴极罩及热屏是降... 对离子推力器空心阴极进行了热分析。利用ANSYS有限元软件对阴极罩开启/闭合状态下的空心阴极热启动过程和达到稳态工作时温度场分布进行了模拟,结果表明稳态工作时空心阴极内部能量主要损耗在热阻丝和阴极顶部分,并且阴极罩及热屏是降低空心阴极温度损耗提高其热效率的关键部件,采用阴极罩及热屏后使得空心阴极的总体温度值提升了2.3%-13.2%,其中发射体温度提升2.3%-4.2%,热实验得出的实验数据与模拟结果基本一致,研究结果对空心阴极的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 离子推力器 空心阴极 热分析 温度分布
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射频离子推力器放电与引出特性调节规律仿真与试验研究 被引量：13
14
作者 吴辰宸 孙新锋 +1 位作者 顾左 贾艳辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期232-240,共9页
获得射频离子推力器放电与引出特性调节规律,是制定性能调节控制优化算法的核心问题。为了获得射频离子推力器放电与引出特性,采用数值计算与试验研究的手段,对LRIT-40射频离子推力器放电与引出特性调节规律开展了研究。研究结果表明:... 获得射频离子推力器放电与引出特性调节规律,是制定性能调节控制优化算法的核心问题。为了获得射频离子推力器放电与引出特性,采用数值计算与试验研究的手段,对LRIT-40射频离子推力器放电与引出特性调节规律开展了研究。研究结果表明:模型能够正确描述放电与引出特性调节规律;射频功率适合作为精调参数,用于连续平滑地调节性能;屏栅电压调节存在明显拐点,当屏栅电压低于拐点,可配合射频功率对性能进行精调;当屏栅电压高于拐点,适合作为快速响应调节参数;65W～85W射频功率、800V～1500V屏栅电压能够实现推力1.5mN～4.7mN,比冲1300s～3920s宽范围调节,制定性能调节优化控制算法时,应根据需要选取最小参数调节区间。 展开更多
关键词 离子推力器 电参数 性能调节 流体模型
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40cm离子推力器功率宽范围工作实验研究 被引量：13
15
作者 赵以德 张天平 +5 位作者 黄永杰 孙小菁 孙运奎 李娟 杨福全 池秀芬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期942-947,共6页
深空探测任务要求太阳能电推进系统具有大推力、高比冲特性,同时随着航天器离开太阳距离的增加,太阳能效率快速降低,要求电推进系统具备功率宽范围高效工作能力。为了研究兰州空间技术物理研究所研制的40cm离子推力器功率宽范围工作能力... 深空探测任务要求太阳能电推进系统具有大推力、高比冲特性,同时随着航天器离开太阳距离的增加,太阳能效率快速降低,要求电推进系统具备功率宽范围高效工作能力。为了研究兰州空间技术物理研究所研制的40cm离子推力器功率宽范围工作能力,从实验角度研究了1~10k W 40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。通过对离子推力器工作参数和性能的分析与计算,依据功率调节方法确定了40cm离子推力器1~10k W多模式工作点电参数;通过阴极流率优化和放电损耗优化实验确定了多模式工作点最佳供气参数。在设计确定的电参数和实验确定的供气参数下,开展了1~10k W调节实验,获取了40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。实验结果表明:40cm离子推力器可在1~10k W内稳定工作,推力42~336m N,比冲2174~4389s,效率41%~72%;随功率增加效率增高,当功率大于2.5k W时效率大于63%。 展开更多
关键词 离子推力器 功率宽范围调节 高效率 深空探测
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离子推力器加速栅寿命概率性分析 被引量：13
16
作者 贾艳辉 张天平 李小平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期766-769,共4页
交换电荷离子对加速栅极的溅射腐蚀是离子推力器的关键失效模式之一,基于交换电荷离子对加速栅溅射腐蚀的物理机理,对离子推力器加速栅工作寿命进行了概率性建模。利用该模型对20cm Xe离子推力器加速栅寿命和其达到预期寿命的可靠度进... 交换电荷离子对加速栅极的溅射腐蚀是离子推力器的关键失效模式之一,基于交换电荷离子对加速栅溅射腐蚀的物理机理,对离子推力器加速栅工作寿命进行了概率性建模。利用该模型对20cm Xe离子推力器加速栅寿命和其达到预期寿命的可靠度进行了评估。结果显示加速栅的寿命近似服从高斯分布,当推力器工作环境压力近似6.7×10-3Pa时,加速栅工作寿命达到3kh的可靠度为0.9352。 展开更多
关键词 离子推力器 加速栅极 寿命 高斯分布 可靠性
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10cm离子推力器放电室性能优化研究 被引量：13
17
作者 杨福全 王蒙 +3 位作者 郑茂繁 杨威 江豪成 张天平 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期235-240,共6页
要实现离子推力器较高的效率和比冲等综合性能指标,优化的放电室性能是其首要的前提条件。为了获得10cm离子推力器优化的放电室性能,在放电室初始设计方案基础上,通过对工作参数和结构参数的不同组合试验,开展了性能优化研究,采用的主... 要实现离子推力器较高的效率和比冲等综合性能指标,优化的放电室性能是其首要的前提条件。为了获得10cm离子推力器优化的放电室性能,在放电室初始设计方案基础上,通过对工作参数和结构参数的不同组合试验,开展了性能优化研究,采用的主要手段是关键特征尺寸调节、流率调节和磁场参数的调节。试验获得了不同参数组合的性能变化趋势,得出了优化的放电室结构参数和工作参数。优化后的离子推力器综合性能试验结果表明,在推力15.6m N、比冲3100s的设计工况下放电损耗约为227W/A,放电室工质利用率为91%。 展开更多
关键词 离子推力器 放电室 性能 优化
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离子推进器性能评价方法 被引量：13
18
作者 郑茂繁 江豪成 《真空与低温》 2012年第4期223-227,共5页
离子推进器是一种动力装置,可为航天器提供动力。其性能为推力、比冲和效率,通常是在保证推力和比冲的条件下,用效率来评价其性能。通过分析离子推进器工作参数与推力、比冲和效率的关系,提出一种采用离子推进器工作参数,利用公式计算... 离子推进器是一种动力装置,可为航天器提供动力。其性能为推力、比冲和效率,通常是在保证推力和比冲的条件下,用效率来评价其性能。通过分析离子推进器工作参数与推力、比冲和效率的关系,提出一种采用离子推进器工作参数,利用公式计算来快速、便捷的评价其性能的方法。对20 cm氙离子推进器的性能评价结果表明:用工作参数,通过公式计算的结果与直接测量法的结果相一致。 展开更多
关键词 电推进 离子推进器 性能 评价 方法
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LIPS-200离子推力器束流模型及其应用 被引量：12
19
作者 张天平 李小平 +1 位作者 陈继巍 唐福俊 《真空与低温》 2011年第3期136-139,165,共5页
建立了基于测量数据基础的LIPS-200离子推力器束流模型,给出了模型中积分发散问题的解决方法。应用模型计算了LIPS-200推力器中远场束流分布,给出了束流发散角、推力修正因子、南北位保推力器安装角等应用实例。
关键词 束流 数学模型 离子推力器 LIPS-200
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无中和器射频离子推力器原理研究 被引量：9
20
作者 夏广庆 徐宗琦 +2 位作者 王鹏 朱雨 陈茂林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期1-8,共8页
在电推力器的广泛应用中,大部分都采用加速正离子的方式产生推力,且需要安装中和器发射电子对喷射出的正离子进行中和,否则会导致航天器自充电,对其通信及电子器件造成损害。因此,中和器的性能成为制约电推力器工作状态和寿命的重要因... 在电推力器的广泛应用中,大部分都采用加速正离子的方式产生推力,且需要安装中和器发射电子对喷射出的正离子进行中和,否则会导致航天器自充电,对其通信及电子器件造成损害。因此,中和器的性能成为制约电推力器工作状态和寿命的重要因素。为了克服该缺点,介绍了一种基于同时加速正、负离子的无中和器射频离子推力器,阐述了其结构组成及推进原理,分析了离子-离子的产生、正负离子的加速过程,指出了关键技术包括电负性工质气体放电特性、磁场过滤电子束缚效能,以及可周期性交替加速正、负离子的栅极偏置电压加载方式。分析表明,该推力器在低轨航天器及深空探测器中具有潜在的应用前景。 展开更多
关键词 电推进 负离子 射频离子推力器 电负性气体 离子-离子推力器 磁过滤 交变电压
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