【技术实现步骤摘要】
一种霍尔推力器加速寿命试验方法
本专利技术涉及一种霍尔推力器加速寿命试验方法，尤其涉及霍尔推力器放电通道的寿命试验方法，属于霍尔推力器的性能测试
技术介绍
霍尔推力器是目前国际上典型的一种电推进装置。图1是霍尔推力器的示例的轴向剖视图。推进剂氙气从环形放电通道(20)上游的阳极(30)进入通道内，阳极同时提供高电位；电子从环形放电通道下游出口处的阴极(40)喷出，阴极提供低电位。阴极喷出的一部分电子进入到环形放电通道内部，在外部磁路(10)产生的径向磁场和内部自洽生成的轴向电场作用下进行霍尔漂移运动，电子和推进剂原子发生碰撞电离产生离子，离子被轴向电场加速喷出产生推力，电子通过各种传导机制达到阳极。阴极喷出的另一部分电子进入羽流区和高速喷出的离子中和，保持羽流的电中性。霍尔推力器的主要组成部分包括环形放电通道、磁路、阳极、阴极等。放电通道一般用耐离子溅射的氮化硼基陶瓷材料制作。霍尔推力器的工质喷射产生的反作用推力F受到推力器消耗的电功率P、工质喷射速度v、电功率向动能功率的转化效率η等的制约：F＝2Pη/v；由于霍尔推力器的工质喷射速度v一般在15km/...
【技术保护点】
1.一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)对首次进真空罐点火的霍尔推力器进行真空点火试验，真空点火试验的起始时间为0时刻，真空点火试验的结束时刻为t0，(2)真空点火试验结束后，测量t0时刻霍尔推力器放电通道的外壁面轮廓在rz坐标系下的坐标r
【技术特征摘要】
1.一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于该方法的步骤包括：(1)对首次进真空罐点火的霍尔推力器进行真空点火试验，真空点火试验的起始时间为0时刻，真空点火试验的结束时刻为t0，(2)真空点火试验结束后，测量t0时刻霍尔推力器放电通道的外壁面轮廓在rz坐标系下的坐标r外(z,t0)和内壁面轮廓在rz坐标系下的坐标r内(z,t0)；(3)对霍尔推力器进行N个时间段的真空点火试验，测量每个时间段的结束时刻(t1、t2、…、tN)放电通道外壁面轮廓的坐标和内壁面轮廓的坐标，外壁面轮廓的坐标标记为r外(z,t1)、r外(z,t2)、…、r外(z,tN)；内壁面轮廓的坐标标记为r内(z,t1)、r内(z,t2)、…、r内(z,tN)；(4)利用步骤(3)测出的不同时刻的放电通道的壁面轮廓坐标，先根据放电通道壁面侵蚀速率公式反求出等效离子源S的位置(zs，rs)和离子溅射强度F(α)，再利用壁面侵蚀速率公式计算霍尔推力器运行预测时长△tN+1后放电通道的外壁面轮廓坐标r外(z,tN+1)和内壁面轮廓坐标r内(z,tN+1)；(5)按照步骤(4)预测出的外壁面轮廓坐标r外(z,tN+1)加工放电通道的外壁面轮廓，按照步骤(4)预测出的内壁面轮廓坐标r内(z,tN+1)加工放电通道的内壁面轮廓；(6)重复步骤(2)～(5)一共m次，直到放电通道的外壁面和内壁面中任一壁面的厚度变为零，得到霍尔推力器的寿命tlife：重复的第p次的霍尔推力器实际工作时长记为对应的计算预测时长记为1≤p≤m。2.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，对首次进真空罐点火的霍尔推力器进行真空点火试验的时间为6-20h，真空点火试验时的真空度不低于5*10-3Pa。3.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，rz坐标系的确定方法为：以霍尔推力器的轴线作为z轴，以霍尔推力器的径向作为r轴，将对应时刻t的霍尔推力器放电通道的壁面轮廓用壁面上的一系列点在rz坐标系下的位置坐标(r,z)的集合来进行表示，将内壁面轮廓坐标记为r内(z,t)，外壁面轮廓坐标记为r外(z,t)。4.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤(3)中，N＝3。5.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，计算预测时长△tN+1为(△t1+△t2+……+△tN)的1～8倍，其中△t1＝t1-t0，△t2＝t2-t1，…，△tN＝tN-tN-1，△tN+1＝tN+1-tN。6.根据权利要求5所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：在试验前期，预测时长△tN+1为(△t1+△t2+……+△tN)的1～3倍；在试验后期，预测时长△tN+1为(△t1+△t2+……+△tN)的5～8倍。7.根据权利要求6所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：试验前期是指推力器0～1000h(含1000h)的试验，试验后期是指推力器1000h以后的试验。8.根据权利要求6所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：在试验前期，△t1,△t2,…,△tN的取值为50～100hr，在试验后期，△t1,△t2,…,△tN的取值为200～400hr。9.根据权利要求1所述的一种霍尔推力器加速寿命试验方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，放电通道壁面侵蚀速率公式如式(1)所示：γ是在t时刻轴向坐标z处的壁面离子入射角度，按如下公式进行计算：Yγ(γ)为离子入射角度γ对应的角度溅射产额：采用有限差分法将壁面坐标r(z,t)均匀离散成M个节点，壁面第i个节点的轴向坐标记为zi，壁面第i个节点在t时刻的径向坐标记为ri(t)，在t时刻壁面第i个节点处的离子入射角γi(t)离散成公式(4)的形式：在t时刻壁面第i个节点处的离子入射方向与r轴的夹角αi(t)离散成公式(5)的形式：对于t1，t2两个时刻，壁面第i个节点的侵蚀速率公式(1)的离散形式见公式6a、6b、6c：对于i＝2,...,M-1，离散方程形式为：对于i＝1，离散方程形式为：对于i＝M，离散方程形式为：对于t2，t3两个时刻，壁面第i个节点的侵蚀速率公式(1)离散形式见公式7a、7b、7c：对于i＝2,...,M-1，离散方程形式为：对于i＝1，离散方程形式为：对于i＝M...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛威，扈延林，沈岩，吴朋安，吴楠，李胜军，臧娟伟，胡大为，吴耀武，山世华，解舫，杨健，陈君，李栋，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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