Optimisation, de Test et de diagnostic des propulseurs miniaturisés Hall

L’objectif global de cette présentation est de présenter la méthodologie impliquée dans l’essai de propulseurs de propulsion électrique spécialisés dans une installation de simulation de l’environnement spatial au sol. Les méthodes impliquaient des systèmes automatisés qui intègrent l’intégration hardware-software pour réaliser des systèmes intelligents pour le diagnostic automatisé ou à distance et l’évaluation des performances des modules de propulsion et autres charges utiles dans l’espace. Le centre de propulsion spatiale, Singapour, est un centre de recherche du National Institute of Education de l’Université technologique de Nanyang, à Singapour.

Les environnements d’essai développés ici comprennent deux installations de simulation de l’environnement spatial à des fins différentes. Le simulateur d’environnement spatial à l’échelle est primally utilisé dans les essais à vie des propulseurs. Les propulseurs sont tirés pendant de longues périodes dans cette installation afin d’évaluer les effets des dommages causés par le plasma sur les canaux de détresse.

et par la suite d’inférer la durée de vie des propulseurs. L’étape quadrifilaire suspendue permet une visualisation correcte de la façon dont les modules de propulsion montés sur différentes charges utiles peuvent influencer la manœuvre in situ dans l’espace. Ceci est simulé par le montage et la suspension de toute la charge utile sur le système suspendu.

Les propulseurs peuvent ensuite être tirés et la plate-forme suspendue où les modules sont montés sont actionnées en fonction des conditions dans l’espace. Le pendule quadfilaire accélère également le processus de nivellement, d’étalonnage et d’installation des propulseurs et des modules pour les tester dans l’environnement spatial. Avec cette configuration, un seul opérateur est nécessaire dans l’installation d’essai pour utiliser la modulation de fréquence sur les fils de torsion, pour niveler et calibrer l’ensemble du système.

Dans le simulateur d’environnement spatial à grande échelle en dehors du stade de poussée quadfilaire suspendu qui permet la dérivation in situ de la poussée, modular spatialement actionné sondes robotiques peuvent également être personnalisés pour le montage à travers des unités de fixation configurables. Il convient également de noter que la grande installation de l’environnement spatial comporte de nombreux points de montage et filtres électroniques à poignée sous vide pour permettre l’installation de propulseurs multiples et d’équipement de diagnostic pour l’évaluation simultanée des performances. Cela réduit les temps d’arrêt encourus lorsque la chambre est évacuée et pompée pendant les processus d’installation d’accès et de reconfiguration si les essais devaient être effectués individuellement.

Nous allons maintenant passer par les procédures d’installation et d’étalonnage du pendule quadfilaire avant d’tester les unités de propulsion. Tout d’abord, assurez-vous que tous les composants sont installés dans la chambre au besoin pour les essais ultérieurs. Testez la connectivité des outils de diagnostic à l’extérieur avant de sceller la chambre.

Utilisez le contrôle intégré de l’installation pour sceller la chambre. Allumez les pompes à vide en cascade à partir des pompes sèches, des pompes moléculaires turbo, puis des pompes cryogéniques. Utilisez les applications développées pour synchroniser vos appareils avec les transpondeurs sans fil dans la chambre.

Le processus de synchronisation est terminé, lorsque la LED clignotante sur les transpondeurs cesse de clignoter. Une fois que le vide désiré a été obtenu et que la lecture initiale est enlevée du capteur de déplacement laser comme base de référence. Utilisez l’application développée pour déclencher l’abaissement d’un poids calibré pour la traduction de la force sur l’étape quadfilaire.

Enregistrez le déplacement à partir du capteur de déplacement laser. Répétez le processus d’abaissement des poids et d’enregistrement du stade quadfilaire de déplacement jusqu’à ce que tous les poids d’étalonnage soient dépensés. Dessinez une courbe d’étalonnage pour obtenir le facteur d’étalonnage pour le système installé sur la scène quadfilaire.

Les propulseurs peuvent ensuite être tirés et les paramètres souhaités peuvent être capturés en temps réel par le programme d’acquisition de données écrit par des chercheurs maison. Alternativement, une application intégrée peut être utilisée pour automatiser complètement le processus d’étalonnage tout en synchronisant la séquence d’actionnement à partir des moteurs et l’acquisition de données à partir des capteurs en conséquence. Nous allons maintenant passer par les procédures pour vérifier indépendamment les paramètres de poussée obtenus à une mesure nulle et comment un proxy actionné spatialement peut être déclenché pour obtenir des profils de panache après que des mesures de poussée ont été faites.

Tout d’abord, prendre une lecture de base du pendule quadfilaire dans la position d’équilibre. Basculer les paramètres opérationnels vers les valeurs désirées à partir du panneau de commande du propulseur et tirer le propulseur. Une fois que la confiance est cuite, attendez que les oscillations sur le pendule quadfilaire se stabilisent.

Après stabilisation, utilisez l’application de contrôle pour le système de mesure nul pour déclencher l’abaissement des poids. Les poids sont continuellement abaissés jusqu’à ce que le stade quadfilaire soit remis en équilibre. Une fois la position d’équilibre atteinte, la séquence d’actionnement est terminée et la force requise pour ramener le système quadfilaire à l’équilibre est déterminée.

Un bloc stopper est alors déclenché pour empêcher le stade quadfilaire de se déplacer. Une séquence de balayage est ensuite effectuée sur la monture de sonde de mesure spatiale. Une séquence synchronisée est bouclée pour obtenir des données de la sonde à chaque emplacement spatial et stockée dans un tableau à analyser en conséquence.

D’autres sondes peuvent être personnalisées pour être montées sur la fixation modulaire pour utiliser des informations spatiales sur les profils de panache. Dans cette section, nous passerons par les résultats typiques obtenus à partir d’une séquence d’étalonnage, ainsi que les profils de panache typiques obtenus grâce à un balayage de sonde faraday. L’étalonnage de la poussée quadfilaire à l’étape de mesure se fait par l’emploi de ce moteur de sonde conduit pour le système de traduction.

Afin de tirer les facteurs d’étalonnage nécessaires à la dérivation de la poussée lors de la tâche expérimentale. Une séquence qu’il a déclenchée par un opérateur d’un programme automatisé pour abaisser les poids d’étalonnage fin qui agissent verticalement et se traduit horizontalement pour simuler l’actionnement lorsque le propulseur est tiré. Les lectures d’un capteur de déplacement laser haute résolution sont prises à chaque intervalle et une courbe d’étalonnage est ensuite dessinée pour obtenir le facteur d’étalonnage pour les mesures ultérieures sur le système.

Dans ce chiffre, nous voyons une courbe d’étalonnage typique dessinée au cours d’un seul processus d’étalonnage automatisé. Comme on peut le voir, l’alignement et la configuration appropriés de l’étape quadfilaire se traduit par une parcelle d’étalonnage très linéaire donnant un facteur d’étalonnage de 27,65 milli newtons par volt. Dans un ensemble normalisé pour les mesures de poussée sur un large éventail de forces.

La configuration peut également être modifiée pour tenir dans les poids d’étalonnage pour les régimes étendus comme indiqué dans cette parcelle d’étalonnage. Les fils torsionnels sont ajustés en fonction de leur sensibilité et des poids d’étalonnage fins et de cours sont inclus pour donner une parcelle d’étalonnage linéaire dans les deux régimes. Un échantillon des mesures in situ de la poussée dérivée est indiqué dans cette figure.

Ce chiffre montre comment un opérateur est capable de surveiller la dépendance de poussée sur la tension de décharge. Au cours de l’expérience, jusqu’à ce que la décharge soit éteinte. À l’aide de l’étape des mesures de poussée quadfilaire, nous avons pu mesurer la poussée produite par l’ensemble du propulseur à diverses puissances d’entrée données par le courant de décharge et la tension appliquée.

Grâce à ces informations, la variation de l’efficacité et l’impulsion spécifique en ce qui concerne la puissance d’entrée peuvent être obtenues. Ces chiffres montrent comment la poussée et l’impulsion spécifique varient avec la puissance d’entrée à quatre taux de flux de masse différents. Et ce chiffre montre comment l’efficacité dépend de la puissance d’entrée.

Les résultats montrent que le propulseur a été optimisé pour fonctionner à la puissance d’entrée est inférieure à 100 watts, où les faibles débits ont entraîné des gains d’efficacité de près de 30%Après le propulseur est tiré une séquence de mesure nulle est déclenchée pour vérifier indépendamment la confiance obtenue à partir du système. Lorsque la poussée est tirée, la scène se déplace en fonction de l’ampleur de la propulsion dérivée du système. L’unité de mesure nulle est un système symétrique monté en face de l’unité d’étalonnage, qui utilise un système similaire de traduction des forces pour actionner l’étape de nouveau dans l’équilibre.

Un capteur de déplacement laser surveille activement le déplacement tout au long de la mesure et déclenche le système d’activation pour activer une séquence qui se termine seulement lorsque l’équilibre de base est atteint. Un opérateur est également capable de visualiser les profils de panache in situ comme le montre cette figure. Ce chiffre montre comment la puissance de décharge influence l’ampleur de la densité maximale du courant de fer et la largeur totale à moitié maximum en conséquence.

Les processus physiques qui sont intrinsèques aux plasmas sont connus pour conduire et contrôler l’auto-organisation et l’auto-assemblage lors de la synthèse des matériaux. au QUT en collaboration avec les sources plasmatiques et le centre d’application, nous étudions comment ces blocs de construction sont formés, façonnés et livrés aux surfaces sur les différentes conditions plasmatiques. Nous espérons qu’en comprenant comment ces nano-structures de forme de plasma se comportent, nous serons en mesure de concevoir des processus qui assurent la livraison et l’incorporation opportunes et efficaces seulement pour ajouter le site où la réparation est réellement nécessaire.

Nous fournissant un système de propulsion plasma qui sont plus longs et plus efficaces. Dans cette présentation, nous avons présenté un aperçu des considérations prises lors de la conception d’une installation d’essai de systèmes de propulsion et de modules déployables dans un environnement spatial simulé. En outre, nous avons montré la polyvalence et les forces de l’utilisation de systèmes basés sur les micro-contrôleurs pour l’acquisition et l’analyse de données in situ, qui peuvent être rapidement adaptés pour effectuer d’autres modes d’évaluation en fonction des exigences de la mission opérationnelle en conséquence.