방법 논문

100 KW 클래스 적용 필드 Magnetoplasmadynamic 로켓

DOI:

10.3791/58510

⸱

2018년 12월 22일

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Key Laboratory of Spacecraft Design Optimization & Dynamic Simulation Technologies of Ministry of Education, School of Astronautics, Beihang University, 2Key Laboratory of Spacecraft Design Optimization & Dynamic Simulation Technologies of Ministry of Education, School of Space and Environment, Beihang University, 3Beijng Institute of Control Engineering, 4School of Aerospace Engineering and Geodesy, University of Stuttgart

이 논문에서

요약

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이 프로토콜의 목표는 100의 디자인을 소개 하는 원 클래스 적용 필드 magnetoplasmadynamic 로켓 및 관련 실험 방법.

초록

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적용 필드 magnetoplasmadynamic 로켓 (AF-MPD 자세)는 전자기 있는 하이브리드 가속기 및 가스 동적 프로세스 가속 플라즈마 고속; 그들은 높은 비 추력의 중요 한 장점으로 미래 공간 응용 프로그램에 대 한 상당한 잠재력 있고 밀도 추력. 이 종이에 선물이 디자인 하 고 제조 구조, 130 V 최대 방전 전압, 800 A 최대 방전 전류, 및 0.25 T 최대 자기장의 강도 수냉식으로 AF MPD 자세 제어 분사기의 100 kw 급 클래스에 대 한 프로토콜의 시리즈. 빈 탄탈 텅스텐 음극 역할만 분사 입구 방사형 방전을 억제 하 고 그것은 축방향 양극의 뒤쪽에 양극 기아 구호 하기 위하여. 원통형 분기 구리 양극 양극 전력 증 착, 길이 벽-플라즈마 연결 지역 감소 감소 되었습니다 감소 채택 된다. 진공을 활용 하는 실험 0.01의 작업 진공을 얻을 수 있는 시스템 총 발사 화약 질량 유량에 대 한 Pa 40 mg 보다 낮은 속도/s 및 대상 추력 스탠드. 로켓 테스트 성능에 분사 유량, 방전 전류, 적용 된 자기장의 강도와 같은 작업 매개 변수의 효과 측정 하 고 적절 한 분석 실행 되었다. 자세 제어 분사기 빈 음극 표면에 작은 침식 상당한 기간 동안 지속적으로 동작할 수 있습니다. 자세 제어 분사기의 최대 힘은 100 kw 급, 그리고이 물의 구성의 성능 비교 문학에서 보고 하는 로켓의은.

서론

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MPD 자세는 상대적으로 높은 추력 밀도 높은 비 추력1,2,3에 대 한 잘 알려져 있습니다. 그러나, MPD 로켓의 전형적인 돌격 효율1 은 노블 가스4,,56의 발사 화약, 특히 상대적으로 낮다. 대부분 MPD 자세에 대 한 분사 흐름의 일부는 양극과 음극7,8 , 방사형 구성 요소는 전체 출력의 상당 비율을 차지 하는 결과 함께 사이 틈새에서 방전 챔버에 주입 됩니다. 그러나, 돌격을 생성 하기 위해 방사형 운동 효과 물리적 노즐 또는 마그네틱 노즐 축 운동 모션으로 변환 해야 합니다. 따라서, 새로운 디자인 MPD 자세 제어 분사기의 주요 기능은 모든 발사 화약; 방사형 방전을 억제 하는 역할을 수 있는 음극을 통해 제공 되는 이 방법에서는, 축 에너지의 비율을 늘릴 수 있습니다. 거기는 추가 효과 양극 주변....

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프로토콜

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1입니다. 실험을 위한 준비

  1. 자세 제어 분사기를 설치 합니다.
    1. 클린 룸에서 무수 알코올로 흠뻑 로켓 withnon 먼지 옷감의 구성 요소를 닦아냅니다.
    2. 절연체와 양극을 조립.
    3. 음극 음극 홀더, 음극 커넥터 함께 가져.
    4. 양극 부분에 음극 부분을 추가 합니다.
    5. 조립에 중간 커넥터를 설치 하 고 나사 (육각 소켓 헤드 나사, M5 × 16) 수정.
    6. 지게차는 실험 플랫폼 코일 시트를 설정 합니다.
    7. 진공 챔버의 가이드 레일에 실험 플랫폼을 놓습니다.
    8. 코일에 자세 제어 분사기를 설치 합니다.
    9. 양극 및 음극 해당 전기 케이블로 연결 합니다.
    10. 마그네틱 코일 코일 전원 소스와 연결 합니다.
    11. 냉각 파이프 및 자세 제어 분사기와 분사 공급 파이프를 가입.
    12. 코일을 냉각 파이프를 가입.
    13. 그것에 내부 챔버 및 돌격의 서 수정 이동 플랫폼을 설치 합니다.
    14. 자세 제어 분사기와 대상의 선 서로와 일치 하는 컨트롤을 만들기 위해 방사형 이동식 플랫폼의 위치를 조정 합니다.
  2. 추력 스탠드....

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결과

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실험에서 우리가 제어 방전 전류 (Id), 발사 화약 질량 rate(m) 흐름과 자기장 (Ba)를 적용. 작업에서 우리는 출력 전압 (Vd)의 값을 측정 하 고 추력 (T)에서 어떤 자료 우리가 얻을 수 있는 다른 성능 매개 변수 파워 (P), 비 추력 (Isp)와 같은 추력 효율 (η)1.

출력 전압의 전형적인 신호는 그림 6에 표시 됩니다. 전원의 시작, 시는 개방 회로 전압 양극과 음극의 값은 약 230 V 사이 있을 것입니다. 이 개방 회로 전압은 방전 챔버;에 중립 추진제 뜨 충분히 높은 우리는 로켓을 점화 하는 높은 주파수 방전 전압을 적용 해야 합니다. 점화 후 전압 줄어 급속 하 게; 발진의 기간 후에 일정 한 값에 다음 전압 동향.

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토론

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이 프로토콜의 점화, 운영 및 100 kW 적용 클래스 필드 MPD 로켓의 추력 측정 프로세스를 설명합니다. 최적의 성능을 위해 MPD 자세 제어기 설계 핵심은 특정 목적에 따라 적절 한 구성을 선택 하 고 있다. MPD 자세 집중 분기 양극으로 대형 작업 범위에 정상 작동할 수 있습니다. 그러나, 성능 분기 양극으로 로켓 보다 낮은 수 있습니다. 빈 음극, 특히 멀티 채널 빈 음극, 대부분 측면에서 전통적인 막대 음극에 우량 하다. 빈 음극의 응용 자세 제어기 성능 향상을 위한 유익한 이며 분사 공급 모드에 대 한 선택을 제공 합니다. 빈 음극의 비용 제조는 상대적으로 높은 고체 음극과 비교입니다.

구조를 냉각 유체 회로 자세 제어 분사기의 작동을 위해 필요한 경우 10 분 이상 작동 하도록 설계 되었습니다. 또한 다른 선택26, 복잡 한 냉각수 파이프를 피할 수 있는 방사 냉각. 그러나,이 자세 제어 분사기의 방사형 대형을 발생할 수.......

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공개 사항

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저자는 공개 없다.

감사의 글

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이 작품은 기본적인 연구 프로그램 (제에 의해 지원 되었다 JCKY2017601C)입니다. 토마스 M. 뉴욕, 오하이오 주립 대학에서 명예 교수의 도움 부탁 드립니다.

....

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
극저온 펌프Brooks 자동화펌핑 속도: 10000L/s
변위 센서PanasonicHG-C1030반복 정밀도: 10μ m
선형성: ± 0.1% 입점
질량 유량 컨트롤러Brooks 자동화범위: 0-120mg/s
분자 펌프Oerlikon펌핑 속도: 2100L/s
이동식 플랜트폼Beijing Weina Guangke 자동화 장비 Co., Ltd.범위: 0-2000mm
Plsatic Water PipesXingye Xingye fluoroplastics (Jiaxing) Co., Ltd.궁극의 압력: 4.5MPa
발사 화약, 아르곤,베이징 Huanyu Hinghui 가스 기술 Co., 주식 회사.순도 : 99.999 %
냉장고Beijing Jiuzhou Tongcheng Technology Co., Ltd.냉동 동력 : 45kW
워터 펌프Liaocheng Vanguard Motor Co., Ltd.;
Co., 주식 회사를 제조하는 상해 사람들 펌프 기업 그룹;
Nanfang 펌프 유한 회사		최대 출력 압력:
원심 펌프: 1MPa
플런저 펌프: 10MPa

참고문헌

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kodys, A., Choueiri, E. A Critical Review of the State-of-the-Art in the Performance of Applied-field Magnetoplasmadynamic Thrusters. AIAA/ASME/SAE /ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, , AIAA paper 2005-4247 (2005).
  2. Arakawa, Y., et al. Electromagnetic Effects in an Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster. Journal of Propulsion & Power. 8 (1), 98-102 (1992).
  3. Myers, R., Lapointe, M., Mantenieks, M. MPD ....

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재인쇄 및 허가

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