Optimización, pruebas y diagnóstico de propulsores Hall miniatura

Jian W. M. Lim; Igor Levchenko; Muhammad W. A. B. Rohaizat; Shiyong Huang; Luxiang Xu; Yu Fei Sun; George C. Potrivitu; Jen S. Yee; Roysmond Z. W. Sim; Youmei Wang; Svitlana Levchenko; Kateryna Bazaka; Shuyan Xu

doi:10.3791/58466

Artículo de método

Optimización, pruebas y diagnóstico de propulsores Hall miniatura

DOI:

10.3791/58466

⸱

16 de febrero de 2019

Jian W. M. Lim¹ , Igor Levchenko¹^,² , Muhammad W. A. B. Rohaizat¹ , Shiyong Huang¹ , Luxiang Xu¹ , Yu Fei Sun¹ , George C. Potrivitu¹ , Jen S. Yee¹ , Roysmond Z. W. Sim¹ , Youmei Wang³ , Svitlana Levchenko¹ , Kateryna Bazaka²^,¹ , Shuyan Xu¹

¹Plasma Sources and Applications Centre, National Institute of Education, Nanyang Technological University, ²School of Chemistry, Physics, Mechanical Engineering, Queensland University of Technology, ³Department of Physics, School of Science, Hangzhou Dianzi University

En este artículo

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aquí, presentamos un protocolo para probar y optimizar los sistemas de propulsión espacial basados en miniatura propulsores de tipo Hall.

Resumen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Satélites y naves espaciales miniaturizadas requieren hélices de bajo empuje inteligentes, altamente eficientes y durables, extendida y confiable funcionar sin asistencia y ajuste. Termoquímicos propulsores que utilizan propiedades termodinámicas de gases como un medio de aceleración tienen limitaciones físicas en su velocidad del gas de escape, dando como resultado bajo rendimiento. Además, estos motores demuestran muy poca eficiencia en pequeños empujes y pueden ser inadecuados para continuamente los sistemas operativos que proporcionan control adaptativo en tiempo real de la orientación de la nave espacial, velocidad y posición. En contraste, sistemas de propulsión eléctrica que utilizan campos electromagnéticos para acelerar los gases ionizados (es decir, plasmas) no tiene ninguna limitación física en términos de velocidad de escape, permitiendo la eficiencia prácticamente cualquier masa y el impulso específico. Propulsores de bajo empuje Hall tienen una vida útil de varios mil horas. Sus rangos de voltaje de descarga entre 100 y 300 V, funcionando a una potencia nominal de < 1 kW. Varían de 20 a 100 mm de tamaño. Propulsores de gran sala pueden proporcionar fracciones de millinewton de empuje. En las últimas décadas, ha habido un creciente interés en sistemas de propulsión de alta eficiencia a los satélites de la unidad de 50-200 kg, pequeña masa y baja potencia. En este trabajo, demostraremos cómo construir, probar y optimizar un pequeño (30 mm) hélice de salón capaz de propulsar un pequeño satélite que pesa unos 50 kg. Mostraremos la hélice en un simulador de entorno de gran espacio y describir cómo se mide el empuje y parámetros eléctricos, incluyendo las características del plasma, se recogen y procesan para evaluar parámetros de hélice clave. También demostraremos cómo la hélice está optimizada para que sea uno de los propulsores pequeños más eficientes jamás construidos. También abordaremos retos y oportunidades presentados por los nuevos materiales de hélice.

Introducción

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Renovado interés en la industria espacial en parte sido catalizado por sistemas de propulsión eléctrica altamente eficiente que entrega mayor capacidades de misión en lanzamiento cada vez más reducida cuesta¹^,²^,³. Muchos tipos diferentes de dispositivos de propulsión eléctrica del espacio recientemente se han propuesto y probado⁴^,⁵^,⁶^,⁷^,⁸ apoyado por el interés actual en el espacio exploración⁹

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Protocolo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Aquí presentamos los protocolos para la evaluación de rendimiento y procedimiento de calibración de empuje, empuje independiente verificación mediante perfilometría medición y penacho de null a través de la detección in situ de datos espaciales.

1. evaluación de calibración procedimiento y empuje rendimiento de empuje

Asegúrese de que todos los componentes están instalados en la cámara como se muestra en la figura 5.
Probar la conectividad de las herramientas de diagnóstico externamente antes de sellar la cámara.
Utilice el control de la instalación integrada para sellar la....

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Resultados

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Procedimiento de calibración de empuje y de evaluación del desempeño

Evaluación de los valores de empuje de la etapa de medición de quadfilar empuje viene en dos fases. La primera fase es mediante la obtención de factores de calibración de la unidad de calibración inalámbrica automatizada que se muestra a la derecha de la figura 5. En este proceso de calibración, pesas finas se baja.......

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Discusión

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Typical sala tipo propulsores⁴⁴ son relativamente simples, baratos y dispositivos muy eficientes que podrían acelerar un flujo de iones a las velocidades de varias decenas de km/s, proporcionando el empuje requieren para acelerar los satélites y naves espaciales, así como para maniobras, orientación, posición y control de actitud y de órbita al final de su vida útil de operación. Solicitud de sala de propulsores en satélites y otras cargas orbitales mejoran la vida de la misión, permite transferen.......

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Divulgaciones

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Los autores no declaran a financieros o de otros los intereses en competencia.

Agradecimientos

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este trabajo fue financiado en parte por OSTIn-SRP/EDB, la Fundación Nacional de investigación (Singapur), académico investigación fondo AcRF Tier 1 RP 6/16 (Singapur) y el George Washington Instituto de nanotecnología (Estados Unidos). I. L. reconoce el apoyo de la escuela de química, física y mecánica, ciencia y Facultad de ingeniería, Universidad Tecnológica de Queensland.

....

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
Nombre	Empresa	Número de catálogo
Microcontrolador	Arduino Arduino	Arduino Uno Rev 3
Dispositivo de comunicación Bluetooth	SG Botic	WIR-02471
Bomba criogénica	ULVAC	CRYO-U12HLE
Osciloscopio digital	Yokogawa	DLM 2054
Bomba seca	Agilent	Triscroll-600
Sensor de desplazamiento láser de alta resolución	Micro-Epsilon	optoNCDT ILD-1420-50
Controlador de flujo másico	MKS	MKS M100B
Espectrómetro de emisión óptica	Avantes	AvaSpec-ULS2048XL-EVO
Torre de servomotor	Pro	Servomotor SG90
Motor paso a paso	oriental	PKP213D05A
bomba turbomolecular	Pfeiffer	ATH-500M

Motor

Referencias

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Levchenko, I., Keidar, M., Cantrell, J., Wu, Y. L., Kuninaka, H., Bazaka, K., Xu, S. Explore space using swarms of tiny satellites. Nature. 562, 185-187 (2018).
Kishi, N. Management analysis for the space industry. Space Policy. 39-40, 1-6 (2017).
Chen, Y.

Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.

Reimpresiones y permisos

Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este artículo de JoVE

Solicitar permiso

Etiquetas

Simulaci n del entorno espacial medici n del empuje diagn stico de plasma p ndulo cuadrifilar procedimiento de calibraci n propulsi n el ctrica propulsores miniaturizados propulsi n de sat lites pruebas de vac o

Optimización, pruebas y diagnóstico de propulsores Hall miniatura

En este artículo

Resumen

Resumen

Introducción

Protocolo

Resultados

Discusión

Divulgaciones

Agradecimientos

Materiales

Referencias

Reimpresiones y permisos

Etiquetas

Artículos relacionados