Based on the life assessment method of ion thruster for gate corrosion morphology and electronic reflux, first to collect the depth of the groove corrosion depth on the downstream surface of the gate and to the gate diameter, to establish the grid corrosion degradation model, and to determine the parameters of the grid corrosion degradation model, and to obtain the gate corrosion pseudo degradation model, and then predict the ion thrust. The limit voltage data of electronic reflux is collected at different test time, the ultimate voltage degradation model of electronic reflux is established, the parameters of the grid corrosion degradation model are determined, and the grid corrosion regression model is obtained, then the life of the ion thruster is estimated, and the life of the separated thruster is evaluated at last.
【技术实现步骤摘要】
基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法
本专利技术涉及离子推力器寿命评估
,特别是基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法。
技术介绍
电推进系统是一种先进的空间推进系统,具有高比冲、高效率、小推力的特点,能够有效提高卫星在轨服务寿命和承载能力,近年来在空间推进中的应用越来越普遍。电推进相对于化学推进具有高比冲的突出优势,可大幅降低卫星推进剂携带量,从而提高卫星有效载荷比、延长在轨寿命和降低发射重量。氙离子推力器是电推力器家族的重要成员,比冲和效率都高于其它电推进系统。离子推力器是离子电推进系统的核心单机之一,同时也是影响电推进系统寿命和可靠性的主要薄弱环节。为达到总冲量要求,离子推力器的寿命指标通常较长,达到数千小时甚至上万小时。如果按照常规的寿命指标验证方法,离子推力器寿命试验时间一般要求达到1.5~2倍任务时间,受限于研制进度、试验经费等因素,无论是在产品研制阶段还是批产阶段,寿命与可靠性能力的地面验证困难重重,因此,用较短的试验数据对离子推力器寿命进行评估具有重要意义。通过国外相关研究报道与前期工作发现,离子推力器的关键失效部件主要为空心阴极与加速栅。目前,国内对于空心阴极已积累了少量的试验数据,而对于加速栅相应的试验研究还存在不足。由于离子推力器制造成本昂贵,同时受试验条件限制,试样样本有限;同时,由于寿命指标长,受研制周期制约,难以进行全寿命周期的验证。加速栅失效包括结构失效、电子返流失效等多种失效模式,难以用单一模型进行评价。基于此,本专利技术提出了一种基于栅极腐蚀形貌和电子返流等特征量退化规律的离子推力器寿命评估 ...
【技术保护点】
1.基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一,采集加速栅下游表面凹槽腐蚀深度、加速栅栅孔直径;步骤二,建立栅极腐蚀退化模型;步骤三,确定栅极腐蚀退化模型参数,并得到栅极腐蚀拟合退化模型;步骤四,预估离子推力器寿命;步骤五,采集不同试验时间下电子返流极限电压数据;步骤六,建立电子返流极限电压退化模型;步骤七,确定栅极腐蚀退化模型参数,并得到栅极腐蚀拟合退化模型;步骤八,预估离子推力器寿命;步骤九,综合评估离子推力器寿命。
【技术特征摘要】
1.基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一,采集加速栅下游表面凹槽腐蚀深度、加速栅栅孔直径;步骤二,建立栅极腐蚀退化模型;步骤三,确定栅极腐蚀退化模型参数,并得到栅极腐蚀拟合退化模型;步骤四,预估离子推力器寿命;步骤五,采集不同试验时间下电子返流极限电压数据;步骤六,建立电子返流极限电压退化模型;步骤七,确定栅极腐蚀退化模型参数,并得到栅极腐蚀拟合退化模型;步骤八,预估离子推力器寿命;步骤九,综合评估离子推力器寿命。2.根据权利要求1所述的基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于:所述的加速栅下游表面凹槽腐蚀深度d(t)为离子推力器栅极中心区域3个栅孔的平均凹槽腐蚀深度的最大值,其中dij(t)为第i个栅孔与周围第j个相邻栅孔的凹槽腐蚀深度,i=1,2,…,nd,nd≥3,j=1,2,…,6;加速栅栅孔直径D(t)为中心区域3个栅孔的直径的平均值,其中Di(t)为第i个栅孔的栅孔直径,i=1,2,…,nD,nD≥3。3.根据权利要求1或2所述的基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于:所述的栅极腐蚀退化模型包括点火工作时间t时刻对应的加速栅下游表面凹槽腐蚀深度d(t)、点火工作时间t时刻对应的加速栅栅孔直径D(t),其中d0为加速栅下游表面凹槽腐蚀深度的初始值;bd为加速栅下游表面凹槽腐蚀深度的线性变化速率;D0为加速栅栅孔直径的初始值;bD为加速栅栅孔直径的线性变化速率;εd为均值为0、方差分别为的随机误差;εD为均值为0、方差分别为的随机误差。4.根据权利要求1或2所述的基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于:所述的确定栅极腐蚀退化模型参数,并得到栅极腐蚀拟合退化模型的方法包括:得到时刻t对应的性能参数y(t)=y0+b·x(t)+ε,ε~N(0,σ2),y0为性能参数初始值,b为退化速率,x(t)为时间t的已知函数,ε为均值为0、方差为σ2的随机误差;tj时刻检测性能数据,获得一组退化数据(yj,xj),j=1,2,…,p,得到栅极腐蚀拟合退化模型为5.根据权利要求1或2所述的基于栅极腐蚀形貌和电子返流的离子推力器寿命评估方法,其特征在于:所述的预估离子推力器寿命包括如下步骤:(1)加速栅下游表面凹槽腐蚀寿命估计当加速栅下游表面凹槽...
【专利技术属性】
技术研发人员:王宗仁,王敏,林逢春,王珏,吴继峰,
申请(专利权)人:中国空间技术研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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