Name: 최적화, 테스트 그리고 소형된 홀 로켓의 진단 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-02-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 22 s
Description: 학습하세요 소형 홀 로켓 추진기의 자동화된 테스트 및 최적화 방법을. 하드웨어-소프트웨어 통합을 활용한 스마트 진단 시스템으로 우주 환경 시뮬레이션 시설에서 성능을 평가합니다.

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이 작품은 나노기술 (미국)에 대 한 부분 OSTIn-SRP/EDB, 국립 연구 재단 (싱가포르), 학술 연구 기금 AcRF 계층 1 라인란트 6/16 (싱가포르), 및 조지 워싱턴 연구소에서 지원 되었다. I. L. 인정 화학, 물리학 및 기계 공학, 과학 및 엔지니어링 능력, 기술의 퀸즐랜드 대학에서 지원 합니다.

여기 우리가 현재 추력 교정 절차 및 성능 평가 대 한 프로토콜, 공간 원래의 데이터 감지 통해 null 측정 및 깃털 profilometry 통해 독립 추력 확인.
1. 추력 교정 절차 및 추력 성능 평가
<ol><li>그림 5에서 보듯이 모든 구성 요소는 챔버에 설치 되어 있는지 확인 합니다.</li>
	<li>외부 챔버를 밀봉 하기 전에 진단 도구의 연결을 테스트 합니다.</li>
	<li>통합된 시설 제어를 사용 하 여 챔버를 밀봉 하기 위하여.</li>
	<li>드라이 펌프에서 시작 하는 계단식 순서로 진공 펌프에 설정 (챔버 1에 도달할 때까지 Pa), 터보 분자 펌프 (~ 10-4 Pa x 5 때까지), 그리고 극저온 펌프. 참고: PSAC 왼쪽 아래로 높은 진공 펌프 (< ~ 10-5 Pa) 공간 환경 시뮬레이션. 프로토콜 여기 일시 중지 될 수 있습니다.</li>
	<li>개발 된 애플 리 케이 션을 사용 하 여 챔버에 무선 송신기와 장치를 동기화. 동기화 프로세스는 트랜스폰더에 라이트-발광 다이오드 (LED) 점멸 중지 완료 됩니다.</li>
	<li>일단 원하는 진공을 얻은 한 초기 읽기 (아날로그 전압)에서 레이저 변위 센서를 기준으로 가져가 라.</li>
	<li>개발된 응용 프로그램을 사용 하 여 quadfilar 무대에 강제로 번역 (구리 루프의 정확 하 게 알려지고 보정 질량)의 중량을 낮추는 방 아 쇠. 참고: 각 구리 루프의 대량 사용 되 고 quadfilar 무대의 의도 된 감도에 따라 달라 집니다. 이 경우에, 각 구리 루프의 대량 확장된 보정 정권에 대 한 100mg 및 정밀한 교정 정권에 대 한 10 mg의 순서 했다. 자세한 내용은 대표적인 결과 참조 하십시오.</li>
	<li>레코드 때 그것 질량 완전히 낮춘 후 레이저 변위 센서 및 그것의 무게에서 변위 (아날로그 전압) 수평 힘으로 변환 됩니다.</li>
	<li>무게를 낮추는 및 모든 교정 무게는 확장 될 때까지 quadfilar 무대의 변위의 녹화 (1.7, 1.8 단계) 과정을 반복 합니다. 모든 무게 자동으로 반환 됩니다 평형 위치로 교정 장치에 의해 로켓 발사 될 수 있다 전에 평형 위치에 도달 quadfilar 단계 있도록 시퀀스 완료. 보정 인자를 저장 ( 파일 | 다른 이름으로 저장 | "Factor.txt")입니다.</li>
	<li>(MN/V)에 보정 계수 힘/전압 그래프의 기울기가 quadfilar 단계에 설치 된 시스템에 대 한 보정 인자를 보정 곡선을 그립니다.</li>
	<li>자세 제어 분사기 발사 전에 다시 레이저 변위 센서에서 초기 아날로그 전압을 기록 합니다.</li>
	<li>원래의 장소에 활성화 계산 MATLAB 프로그램 즉시 식 3 (대표 결과 참조)를 사용 하 여 추력과 단계 1.9에서에서 파생 된 보정 계수 입력 ( 파일 | 오픈 | "Factor.txt")입니다.</li>
	<li>로켓은 다시 다음 발사 수 있습니다. 실시간으로 사내 데이터 수집 프로그램을 사용 하 여 원하는 매개 변수를 캡처하십시오. 참고: 또는, 통합된 애플 리 케이 션 사용할 수 있습니다 따라 모터에서 작동 순서 및 센서에서 데이터 수집을 동기화 하는 동안 교정 과정을 완전 자동화 하.</li>
</ol>2. null 측정 프로토콜 독립적인 추력 확인
<ol><li>먼저, 평형 위치에 자세 제어 분사기의 (레이저 변위 센서)에서 기준선 (아날로그 전압) 읽기를 가져가 라.</li>
	<li>자세 제어 분사기 컨트롤 패널에서 원하는 값을 운영 매개 변수를 전환 하 고 자세 제어 분사기를 화재.</li>
	<li>자세 제어 분사기, 해 고 일단 안정화 quadfilar 진에 진동 될 때까지 기다립니다.</li>
	<li>quadfilar 정상 상태를 안정화, 후에 null 측정 시스템에 대 한 제어 애플 리 케이 션을 사용 하 여 무게의 저하를 일으킬. 레이저 변위 센서에서 신호는 동시에 모니터링 하 고 있다. Quadfilar 단계 평형으로 다시 작동 될 때까지 지속적으로 무게에 낮 췄 다.</li>
	<li>평형 위치에 도달 하면 발동 시퀀스를 종료 하 고 다시 평형 quadfilar 시스템을가지고 하는 데 필요한 힘을 결정 합니다.</li>
	<li>이동에서 quadfilar 단계를 중지 하는 스 토퍼 블록을 트리거하십시오.</li>
	<li>질량에 해당 하는 평형에 다시 시스템을 당겨 하는 데 필요한 수평 힘을 계산 합니다.</li>
</ol>3. 현장에서 공간 데이터 감지 및 깃털 profilometry에 대 한 로봇 포 탑의 개폐
참고: 자세 제어 분사기의 동안, 연산자 얻기 위해 특정 위치에서 깃털 특성 또는 자동된 시퀀스를 실행할 원하는 각도를 수동으로 시스템 작동을 선택할 수 있습니다.
<ol><li>실험을 시작 하기 전에 (PSAC의 경우)로 이동 단계에 자세 제어 분사기를 탑재 합니다.</li>
	<li>실험 기간 동안 움직이는에서 무대를 방지 하기 위해 중지 바 메커니즘을 활성화 합니다.</li>
	<li>트리거 측정 및 서보 모터 작용 0 ° 위치에 조사.</li>
	<li>프로브에서 측정을 취득 합니다. 참고: 프로브 설치의 종류에 따라 측정 프로세스 방전의 완전 한 공간 깃털 프로 파일을 얻기 위해 프로그래밍 가능한 순서에 따라 변화 될 수 있습니다. (a) 패러데이 프로브 장착 소스 미터 떨어져 읽기 수행 (-V 30의 바이어스가 지속적으로 적용 되는 가드 링에). (Langmuir probe를 탑재 하는 경우 b) 톱니 전압 파형은 프로브에 공급 하 고-V 특성은 얻은 해석. (c) 경우는 RPA 탑재 톱니 전압 파형 차별 격자에 적용 되 고 I-V 특성 획득 및 해석.</li>
	<li>프로브 시퀀스 다시 측정 실행 됩니다 다음 각 위치를 이동 하는 마이크로컨트롤러를 사용 하 여 서보 모터를 트리거하십시오.</li>
	<li>측정 데이터 매트릭스에 개별적으로 표시 된 배열에 저장 합니다.</li>
	<li>3.5와 3.6 전체 청소 최대 180 °까지 단계를 반복 수행 하 고 조사 0 °에 돌아온.</li>
	<li>저장 된 데이터를 분석 합니다.</li>
</ol>

저자 아무 경쟁 금융 또는 다른 관심사를 선언합니다.

일반 홀 형 로켓44 비교적 간단 하 고 저렴 한 되 고 이온 플럭스 km/s, 추력의 몇몇 10의 속도를 가속 수 있는 고효율 장치 필요한 가속 위성 및 우주선, 뿐만 아니라 공작, 방향, 위치 및 자세 제어, 그리고 그들의 작업 서비스 생활의 끝에도 드. 위성 및 궤도 다른 페이로드 로켓 향상 임무 수명, 홀의 응용 궤도 및 여러 위성의 형성/별자리 비행을 허용 하 고 멀티 미션 기능을 사용할 수 있습니다. 구조적으로 (회로도 그림13에서 참조), 홀 자세 제어 분사기는 1 개의 측에 설치 하는 양극과 음극 출구 근처에 배치 된 동축 챔버. 아직 일부의 경우45에 요오드 같은 다른 요소를 사용할 수 쉽게 이온 하지만 상대적으로 무거운, Xe 가스는 발사 화약으로 보통 사용 된다. 이온 플럭스는 양극과 음극, 사이 설정 되는 정전기 분야에 의해 가속 자기장 코일 또는 영구 자석의 시스템의 ...

우주 산업에 새롭게 관심은 일부 되었습니다 촉매 고효율 전기 추진 시스템에 의해 점점 감소 발사에서 향상 된 배달 임무 기능1,2,3비용. 많은 다른 유형의 공간 전기 추진 장치는 최근 제안 되었습니다 그리고 테스트4,5,6,,78 공간에 현재의 관심에서 지 원하는 탐구9,10. 그들 가운데, gridded 이온11,12 , 홀 형 로켓13,14 초과 하는 어떤 화학 로켓의 약 80%의 매우 높은 효율에 도달 하는 능력으로 주 관심은 가장 효율적인 산소-수소 시스템 등의 효율성은 약 5000 m로 제한/실제 교장에 의해 s 법률15,,1617,18.
포괄적이 고 신뢰할 수 있는 소형된 우주 로켓의 일반적으로 테스트 해야 테스트 챔버, 진공 설비 (펌프), 제어 및 진단 기기, 플라즈마 매개 변수 측정을 위한 시스템을 포함 하는 테스트 시설 대형 복합 19, 그리고 다양 한 자세 제어 분사기, 전기 전원 공급 시스템, 분사 공급 장치 등 운영 보조 장비 측정 스탠드 그리고 많은 다른 사람20,21. 또한, 일반적인 공간 추진 로켓 별도로 효율성에 영향을 미치는 여러 단위의 구성 및 전체 서비스 기간 시스템을 따라서, 시험 될 수 있었다 모두 별도로 하 고 자세 제어 분사기 조립22의 한 부분으로 23. 이 크게 테스트 절차를 복잡 하 고 긴 테스트 기간24,25를 의미. 자세 제어 분사기의 음극 단위의 신뢰성 뿐만 아니라 로켓 다른 발사 화약 사용 하는 경우의 특별 한 배려26,27필요 합니다.
전기 추진 시스템의 성능을 측정 하 고 우주 임무, 작전 전개에 대 한 모듈을 자격을 접지 시설 있는 현실적인 공간 시뮬레이션 테스트를 환경 멀티 축소 추진의 테스트에 필요한 단위28,,2930. 이러한 시스템의 예로 공간 추진 센터-싱가포르 (SPC-S, 그림 1a, b)31에 있는 큰 확장된 공간 환경 시뮬레이션 챔버 있습니다. 같은 시뮬레이션 환경 개발, 다음 기본 및 보조 고려 사항 고려 될 필요가 있다. 기본 문제는 따라서 만든 공간 환경 정확 하 고 안정적으로 현실적인 공간 환경을 시뮬레이션 해야 합니다 있으며 내장 진단 시스템 시스템의 성능 평가 하는 동안 정확 하 고 정확한 진단을 제공 해야 합니다. 이차 관심사는 시뮬레이션된 공간 환경에서 빠른 설치를 사용 하는 고도로 사용자 정의 되어야 합니다 및 높은 처리량 테스트 최적화를 수용할 수 있어야 다른 추진 및 진단 모듈 및 환경 테스트 방전 및 여러 단위 운영 조건 동시에.
공간 환경 시뮬레이터 및 펌핑 시설
여기, 우리는 두 개의 시뮬레이션 시설 SPC-S에 구현 된 소형된 전기 추진 시스템, 뿐만 아니라 통합된 모듈의 테스트에 대 한 설명 합니다. 이 두 시설 다양 한 스케일의 및 아래에 설명 된 대로 주로 성능 평가 과정에서 서로 다른 역할을가지고.
대형 플라즈마 공간 회전 챔버 (PSAC)
PSAC 4.75 m (길이)의 크기는 2.3 m (지름) x 진공 펌핑 탠덤에서 일 하는 수많은 높은 용량 펌프의 구성 스위트 있다. 그것은 10-6 아빠 보다 낮은 기본 압력을 얻을 수 있다 그것은 피난 및 챔버의 제거에 내장 된 진공 제어 판독 및 펌프 활성화/제거 시스템. 그것은 수많은 사용자 정의 플랜지, 전기 피드스루, 완비 시각적 진단 현 선 테스트 시설을 제공 하 이, 전체-제품군 진단 기능 탑재 내부적으로 함께 수 멀티 모달 진단에 대 한 신속 하 게 수정할 수 있다. PSAC의 규모 또한 시뮬레이션된 환경에서 응용 프로그램에 대 한 완전히 통합 된 모듈의 테스트 수 있습니다.
PSAC SPC-S 기 함 공간 환경 시뮬레이션 시설입니다 (그림 1 c, d). 그것의 투명 한 크기는 quadfilar 단계에 장착까지 몇 U의 완전 한 모듈의 테스트에 대 한 수 있습니다. 이 방법의 장점은 어떻게 추진 모듈에 다른 페이로드 탑재로 영향을 미칠 수 페이로드 공간에서 원래의 장소에 공작의 실시간 시각화에 있을 것 이다. 이 장착을 통해 동작을 시뮬레이션 하 고 독자적인 quadfilar에 전체 페이로드의 정지 추력 측정 플랫폼. 자세 제어 분사기 다음 해 수, 고 자세 제어 분사기와 페이로드 일시 플랫폼 공간 테스트 될 것 이다. 분사 가스 원료 전기 추진 모듈을 통해 테스트 환경 입력은 진공 스위트는 챔버의 전반적인 압력 변경 되지, 따라서, 현실적인 공간 환경32 유지 되도록 하 여 효율적으로 밖으로 양수는 ,,3334. 또한, 전기 추진 시스템은 일반적으로 플라즈마의 생산을 포함 하 고 악용 추력35를 생성 하기 위해 시스템을 종료 하는 입자의 궤적의 조작. 작은 시뮬레이션 환경에서 벽에 충전 또는 플라즈마 sheaths의 상승 영향을 미칠 수 추진 시스템, 특히 micropropulsion에 그것의 근접 때문에 플라즈마 벽 상호 작용을 통해 방전 성능을 어디 일반적인 추진력 값은 millinewtons 순서입니다. 따라서, 특별 한 관심과 중점 담당 하 고 그러한 요인36에서 기여를 ' 왕 따 '를 제출 되어야 합니다. PSAC의 대형 플라즈마 벽 상호 작용, 그들을 렌더링, 출력 매개 변수의 더 정확한 표현을 주는 및 전기 추진 모듈 프로 파일 깃털의 모니터링 사용을 최소화 합니다. 대개는 PSAC 지상 공간 자격에 대 한 준비에서 테스트를 위한 운영 체제 준비 시스템으로 빠른 번역 자세 제어 분사기 프로토 타입의 수는 전체 모듈 평가 및 시스템 통합/최적화 프로세스에 사용 됩니다.
확장 된 플라즈마 공간 환경 시뮬레이터 (PSEC)
PSEC는 65 cm x 40 cm x 100의 크기 cm 탠덤 (건조 진공 펌프, 터보 및 크라이 오 진공 펌프)에서 6 높은 용량 펌프의 구성 진공 펌핑 스위트 있다. 그것은 전체 시스템을 펌핑 작동 되 면 기본 압력 보다 10-5 Pa를 얻을 수 있다 (모든 펌프는 사용에서). 압력 및 추진 흐름에서 모니터링 통합된 질량 흐름 해독 상자와 압력 게이지를 통해 실시간. PSEC 로켓의 지구력 테스트에 주로 채택 된다. 로켓 방전 채널에 그리고 그것의 일생에 플라즈마 손상의 효과 평가 하는 시간의 연장된 기간에 대 한 발생 합니다. 또한, 그림 2에서 같이,이 시설에서 복잡 한 가스 유량 컨트롤러 네트워크 가능 소설 추진제를 로켓의 호환성과의 효과 테스트 하는 양극 및 음극에 다른 원료 추진제의 빠른 연결에 로켓 성능에 후자. 이것은 연구 그룹 "공기 호흡" 전기 로켓 소설 추진제를 활용 하 여 작업 중에 작업에 대 한 관심 증가입니다.
통합된 진단 시설 (멀티 모달 진단)
다른 통합된 진단 시설을 갖춘 자동화 된 통합된 로봇 시스템 (개최-µS)19,23, 다른 저울과 목적에 진단에 대 한 수용 PSEC PSAC에 두 시스템에 대 한 개발 되었습니다.
PSEC 통합된 진단
PSEC 진단 도구는 기본적으로 확장 된 운영을 통해 방전의 실시간 모니터링에 경첩. 품질 관리 시스템을 방전 동안 물질의 스퍼터 링에서 발생 하는 오염 물질 종족에 대 한 시설에서 잔여 가스를 모니터링 합니다. 이러한 미 량 출력 채널의 부식 속도 및 자세 제어 분사기의 수명 추정 하 자세 제어 분사기의 전극 시간이 지남에 양적 모니터링 된다. 광학 방사 분 광 계 (OES) 해당 전자 제품에서 구리와 같은 침식으로 인해 오염 물질 종의 전자 전환 하 스펙트럼 라인을 모니터링 하 여이 절차를 보완 합니다. OES는 또한 비-침략 적 플라즈마 진단 및 질적으로 자세 제어 분사기의 성능을 평가 하는 깃털 프로 파일의 활성 모니터링 수 있습니다. 마지막으로, 원격으로 제어 하거나 전 자동 모드로 설정 될 수 있는 로봇 패러데이 프로브 최적화 패라메트릭하게 방전 조건 (그림 3)을 다양 한을 통해 서 광선의 준 깃털 프로필의 빠른 스위프를 파생 하는 데 사용 됩니다.
PSAC 통합된 진단
물리적 공간에서 PSAC 럭셔리 동시에 다양 한 진단에 대 한 플러그 및 플레이 같은 설치에 대 한 허용, 모듈형 설계로 인해 다양 한 위치에서 여러 개의 로켓 시스템의 설치 수 있습니다. 그림 4 는 그것의 가장 주목할 만한 하 고 영구 고정 물 되 고 완전히 중단된 quadfilar 추력 측정 플랫폼 다양 한 구성에서는 PSAC의 내부 단면을 보여준다. 터릿 시스템, 자율적 제어 또는 무선 마이크로컨트롤러와 블루투스 모듈을 사용 하 여 안 드 로이드 애플 리 케이 션을 통해 장착할 수 있습니다 다음 다양 한 프로브 설치 깃털의 특성을 얻기 위해 로켓을 직면 하 고 모듈 방식 패러데이, Langmuir Retarding 잠재적인 분석기 (RPA) 등 또한 그림 4 에 표시 된 다양 한 플라즈마 매개 변수의 신속한 동시 진단에 대 한 로켓 시스템의 구성 가능한 설치를 위해 허용 하는 PSAC의 능력이 이다. 로켓 단일 열에 수직으로 거치 될 수 있다 고 다른 로켓 시스템 간의 상호 작용을 피하기 위해 다른 후 하나, 테스트. 그것은 최대 3 단일 인스턴스를 다른 모듈의 효율적인 평가 가능 하다, 따라서 크게 철수 하는 동안 가동 중지 시간 감소 및 제거 시스템을 개별적으로 테스트할 때 그렇지 않으면 필요한 프로세스는 확인 되었습니다. 다른 한편으로,이 시스템은 동일한 위성에 잔뜩에서 작동 해야 하는 자세 제어 분사기 어셈블리를 테스트 하기 위한 귀중 한 기회입니다. 로켓 단일 열에 수직으로 거치 될 수 있다 고 다른 로켓 시스템 간의 상호 작용을 피하기 위해 다른 후 하나, 테스트. 그것은 단일 인스턴스, 크게 철수 하는 동안 가동 중지 시간 감소 및 그렇지 않으면 시스템을 개별적으로 테스트할 때 필요한 프로세스 제거에 최대 3 다른 모듈의 평가에 효과적인 것으로 테스트 되었습니다.
그것은 결정 하는 추력 micropropulsion 시스템에서 정확 하 게 그렇게 중요 한 효율, ηeff 특정 충 동 등 그 매개 변수 나sp정확 하 게, 따라서, 주는의 의존의 신뢰할 수 있는 표현 로켓 분사 흐름 방정식 1와 2에서와 같이 로켓의 다른 단말기에 공급 하는 전력 등의 다양 한 입력된 매개 변수에서 성능. 명시적으로, micropropulsion 시스템의 성능 평가 일반적으로 다양 한 작동 매개 변수는 시스템에서 생성 된 추력의 측정 주위를 돈다. 따라서, 성능 평가 시스템 진단 및 그들의 안정성 및 정확성19테스트에 사용 하기 위해 공간 환경에 설치 하기 전에 표준의 집합에 따라 보정 해야 합니다.
<img alt="양자 효율 방정식, ηeff=T²/2mP, 광학 시스템 분석을 위한 공식 표현." src="/files/ftp_upload/58466/58466eq1.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Equation 1">
<img alt="비충격 방정식 \( I_{sp} = \frac{T}{mg} \) 공식, 추진 해석 다이어그램." src="/files/ftp_upload/58466/58466eq2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Equation 2">
일반적인 시스템 추력 측정 단위는38의 테스트 환경 설치 하기 전에 외부 힘 보정을 사용 합니다. 그러나, 이러한 시스템의 교정 표준 물질의 성질에 영향을 미치는 공간 환경에 대 한 그리고 전기, 진공에 대 한 계정을 하지 않습니다 및 열 동적 과정 보정된 표준의 저하에 영향 로켓의 성능 평가입니다. 그림 5자동된 무선 교정 장치 다른 한편으로, 교정할 수 있습니다 현장에서 시뮬레이트되는 환경에서 시스템의 자세 제어 분사기가 작동 하기 전에. 이 측정 단계에 테스트 환경의 동적 효과 대 한 차지 하 고 로켓의 발사에 앞서 시스템의 급속 한 다시 교정할 수 있습니다. 시스템은 또한 추력을 독립적으로 확인 하는 대칭 모듈형 null 추력 확인 단위를 갖추고 있습니다. 그것은 자세 제어 분사기는 파생의 현장 분석에 대 한 운영은 운영에서 주어진 돌격 방전 조건. 전체 프로세스 및 이러한 시스템의 테스트 신속한 MATLAB 애플 리 케이 션, 사용자가 하드웨어의 최적화 및 추진 시스템의 디자인에 초점을 통해 이루어집니다. 이 방법의 자세한 내용은 다음 하위 섹션에 정교 것 이다.

<table><tbody><tr><td>아두이노 마이크로컨트롤러</td><td>아두이노</td><td>우노 Rev 3</td><td></td></tr><tr><td>블루투스 통신 장치</td><td>SG Botic</td><td>WIR-02471</td><td></td></tr><tr><td>극저온 펌프</td><td>ULVAC</td><td>CRYO-U12HLE&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>디지털 오실로스코프</td><td>Yokogawa</td><td>DLM 2054</td><td></td></tr><tr><td>건식 펌프</td><td>Agilent</td><td>Triscroll-600</td><td></td></tr><tr><td>고해상도 레이저 변위 센서</td><td>Micro-Epsilon</td><td>optoNCDT ILD-1420-50</td><td></td></tr><tr><td>질량 유량 컨트롤러</td><td>MKS MKS</td><td>M100B</td><td></td></tr><tr><td>광 방출 분광계</td><td>Avantes</td><td>AvaSpec-ULS2048XL-EVO</td><td></td></tr><tr><td>서보 모터</td><td>타워 프로</td><td>서보 모터 SG90</td><td></td></tr><tr><td>스테퍼 모터</td><td>오리엔탈 모터</td><td>PKP213D05A</td><td></td></tr><tr><td>터보 분자 펌프</td><td>파이퍼</td><td>ATH-500M</td><td></td></tr></tbody></table>

최적화, 테스트 그리고 소형된 홀 로켓의 진단

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

소형된 우주선 및 인공위성 스마트, 매우 효율적이 고 내구성이 낮은 추력 로켓, 출석 및 조정 없이 확장, 신뢰할 수 있는 작업의 수 필요합니다. Thermochemical 로켓 가속의 수단으로 가스의 열역학적 특성을 활용 하는 낮은 효율의 결과로 그들의 배기 가스 속도에 물리적 한계를가지고. 또한, 이러한 엔진 작은 돌격에서 매우 낮은 효율을 입증 하 고 우주선 방향, 속도 및 위치 실시간 적응 제어를 제공 하는 지속적으로 운영 체제에 적합 하지 않을 수 있습니다. 반면, 전자기 필드를 사용 하 여 가속 이온된 가스 (즉, 플라즈마)를 전기 추진 시스템 배기 속도, 거의 어떤 대량 효율성 및 특정 전류에서 어떤 물리적 한계는 없습니다. 낮은 돌격 홀 로켓 몇 천 시간의 수명을. 100와 300 V의 정격 전력에서 동작 사이 그들의 방전 전압 범위 < 1 kw 급. 그들은 20에서 100 m m 크기에 따라 다릅니다. 대형 홀 로켓 추력의 millinewton의 분수를 제공할 수 있습니다. 지난 몇 십년 동안 작은 질량, 저전력, 고효율 추진 시스템 드라이브 위성을 50-200 kg의 관심이 증가 하고있다. 이 작품에서는, 우리는 빌드, 테스트, 작은 (30mm) 홀 로켓 추진 약 50 k g 작은 위성의 수를 최적화 하는 방법을 시연할 예정 이다. 우리는 큰 공간 환경 시뮬레이터에서 로켓을 표시 하 고 추력을 측정 하는 방법을 설명 하며 플라즈마 특성을 포함 하 여 전기 매개 변수 수집 및 평가 주요 자세 제어 분사기 매개 변수를 처리 우리는 또한 건설 하는 가장 효율적인 작은 로켓 중 하나 있도록 자세 제어 분사기를 최적화 하는 방법 보여줄 것입니다. 우리 또한 도전과 새로운 로켓 재료에 의해 선물 된 기회를 주소 것입니다.

추력 교정 절차 및 추력 성능 평가
추력 값 quadfilar 추력 측정 단계에서의 평가 두 단계에 온다. 첫 번째 단계는 그림 5의 오른쪽에 표시 된 자동된 무선 교정 장치에서 보정 요소를 얻는 통해서이다. 이 교정 과정에서 훌륭한 무게는 체중의 수직 효과 수평 힘 변환 quadfilar 단계에 자세 제어 분사기에 첨부로 부드러운 소계 바에서 낮 췄 다. 고해상도 레이저 변위 센서 다음 그에 따라 각 간격에 변위를 측정합니다. 이것은 그림 6에서 같이 데이터 수집 app 통해 운영자에 의해 모니터링 그리고 보정 요소는 시리즈의 끝에 수많은 보정된 가중치 시스템에 낮 췄 다. 보정 계수 S 수평 힘-변위 그래프의...

여기, 우리는 테스트 하 고 최적화 공간 추진 시스템의 소형된 홀 형 로켓에 기반 프로토콜 제시.

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without ...

이 프레젠테이션의 전반적인 목표는 지상 기반 공간 환경 시뮬레이션 시설에서 특수 전기 추진 추진기 의 테스트와 관련된 방법론을 제시하는 것입니다. 이 방법에는 하드웨어 소프트웨어 통합을 통합하여 자동화또는 원격 진단을 위한 스마트 시스템 실현및 추진 모듈 및 기타 우주 페이로드의 성능 평가를 제공하는 자동화된 시스템을 특징으로 합니다. 싱가포르 우주 추진 센터는 싱가포르 난양 기술 대학의 국립 교육 연구소의 연구 센터입니다.여기에서 개발된 테스트 환경에는 다양한 목적을 위한 두 개의 공간 환경 시뮬레이션 시설이 포함됩니다. 스케일링된 공간 환경 시뮬레이터는 추력기의 평생 테스트에 원시적으로 사용됩니다. 스러스터는 조난 채널에 플라즈마 손상의 영향을 평가하기 위해이 시설에서 오랜 시간 동안 발사됩니다.그리고 그 후에 추진기의 수명을 추론합니다. 쿼드필러는 서로 다른 페이로드에 장착된 추진 모듈이 공간에서 의적 기동에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 에 대한 적절한 시각화를 허용합니다. 이는 일시 중단된 시스템의 전체 페이로드의 장착 및 정지를 통해 시뮬레이션됩니다.그런 다음 추진기를 발사할 수 있으며 모듈이 장착된 일시 중단된 플랫폼은 공간의 조건에 따라 작동됩니다. 쿼드필러 진자는 또한 공간 환경에서 테스트를 위해 추진기 및 모듈의 평준화, 교정 및 설치 과정을 신속하게 처리합니다. 이 설정을 사용하면 테스트 시설에서 단 하나의 작업자만이 전체 시스템을 평준화하고 보정하기 위해 비틀림 와이어의 주파수 변조를 활용해야 합니다.추력의 시테 유도를 가능하게 하는 사분면 축출 단계와 는 별개로 대규모 공간 환경 시뮬레이터에서 모듈식 공간 작동 로봇 프로브는 구성 가능한 부착 장치를 통해 장착을 위해 사용자 정의할 수 있습니다. 또한 대형 공간 환경 시설은 다양한 마운팅 포인트와 진공 그립 전자 필터를 갖추고 있어 동시 성능 평가를 위해 여러 추진기 및 진단 장비를 설치할 수 있습니다. 이렇게 하면 개별적으로 테스트를 수행해야 하는 경우 액세스 설치 및 재구성 프로세스 중에 챔버가 대피되고 펌핑될 때 발생하는 가동 중지 시간이 줄어듭니다.이제 추진 단위를 테스트하기 전에 사분면 진자의 설치 및 교정 절차를 거닐 것입니다. 먼저 후속 테스트에 필요한 대로 모든 구성 요소가 챔버에 설치되어 있는지 확인합니다. 챔버를 밀봉하기 전에 외부로 진단 도구의 연결을 테스트합니다.통합 된 시설 제어를 사용하여 챔버를 밀봉하십시오. 드라이 펌프, 터보 분자 펌프 및 극저온 펌프에서 시작하여 캐스케이드 순서로 진공 펌프를 켭니다. 개발된 앱을 사용하여 챔버의 무선 트랜스폰더와 장치를 동기화합니다.트랜스폰더의 깜박이는 LED가 깜박이는 중지되면 동기화 프로세스가 완료됩니다. 일단 원하는 진공을 얻고 초기 판독이 레이저 변위 센서를 기준선으로 제거한다. 개발 된 응용 프로그램을 사용하여 사분면 단계에서 힘 변환을 위해 보정 된 무게의 저하를 트리거합니다.레이저 변위 센서에서 변위를 기록합니다. 모든 교정 가중치가 소모될 때까지 변위 이분면 단계의 가중치 및 기록을 낮추는 과정을 반복합니다. 네이처플리아 스테이지에 설치된 시스템에 대한 교정 계수를 얻기 위해 교정 곡선을 그립니다.그런 다음 추진기를 발사할 수 있으며 원하는 매개 변수는 집 연구원이 작성한 데이터 수집 프로그램에 의해 실시간으로 캡처할 수 있습니다. 또는 통합 앱을 사용하여 모터로부터 의 작동 시퀀스를 동기화하고 센서로부터 데이터 수집을 적절히 동기화하는 동시에 교정 프로세스를 완전히 자동화할 수 있습니다. 이제 획득한 추력 파라미터를 null 측정으로 독립적으로 검증하는 절차와 추력 측정이 이루어진 후 플럼 프로파일을 얻기 위해 공간적으로 작동되는 프록시를 트리거하는 방법을 살펴볼 것입니다.먼저 평형 위치에서 사분면 진자의 기준선 판독값을 복용하십시오. 작동 매개 변수를 추진기 제어판에서 원하는 값으로 전환하고 추진기를 발사합니다. 신뢰가 해고되면 사분면 진자의 진동이 안정화될 때까지 기다립니다.안정화 후 null 측정 시스템에 대한 제어 앱을 사용하여 가중치 저하를 트리거합니다. 사분면 단계가 평형으로 다시 작동 될 때까지 가중치가 지속적으로 낮아집니다. 평형 위치에 도달하면 작동 순서가 종료되고 사구 체계를 평형으로 되돌리는 데 필요한 힘이 결정됩니다.그런 다음 스토퍼 블록이 트리거되어 사분면 단계가 이동하지 못하도록 합니다. 그런 다음 공간 측정 프로브 마운트에서 스위핑 시퀀스가 수행됩니다. 동기화된 시퀀스는 각 공간 위치에서 프로브로부터 데이터를 수집하기 위해 반복되고 그에 따라 분석될 어레이에 저장된다.다른 프로브는 깃털 프로파일에 공간 정보를 사용하기 위해 모듈식 부착에 장착하도록 사용자 지정할 수 있습니다. 이 섹션에서는 교정 서열에서 얻은 일반적인 결과뿐만 아니라 패러데이 프로브 스윕을 통해 얻은 일반적인 깃털 프로파일을 거닐것입니다. 사분면 추력의 보정은 번역 시스템을 구동하는 프로브 모터의 고용을 통해 수행됩니다.실험 적 태스킹 중에 추력의 파생에 필요한 교정 인자를 도출하기 위해. 자동화된 프로그램의 운영자가 발동하여 수직으로 작동하고 가로로 변환하여 추력을 발사할 때 작동을 시뮬레이션하는 미세 교정 가중치를 낮춥니다. 고해상도 레이저 변위 센서의 판독값은 각 간격으로 촬영되며 교정 곡선을 그려 시스템에서 후속 측정을 위한 교정 계수를 얻습니다.이 그림에서는 단일 자동화된 교정 프로세스 중에 일반적인 교정 곡선이 그려져 있습니다. 볼 수 있듯이, 쿼드필러 스테이지의 적절한 정렬 및 설정은 매우 선형보정 플롯을 생성하여 볼트당 27.65 밀리 뉴턴의 보정 계수를 산출합니다. 다양한 힘에 걸쳐 추력 측정을 위한 표준화된 설정에서.이 교정 플롯에 표시된 대로 확장 된 정권에 대한 교정 가중치에 맞게 설정을 수정할 수도 있습니다. 비틀림 와이어는 감도에 맞게 조정되며 미세 및 코스 교정 가중치가 모두 포함되어 두 정권 모두에서 선형인 교정 플롯을 생성합니다. 파생 된 추력에 대한 시투 측정샘플이 이 그림에 나와 있습니다.이 그림은 작업자가 방전 전압에 대한 추력의 의존도를 모니터링할 수 있는 방법을 보여줍니다. 실험 과정에서 방전이 소멸될 때까지. 사분면 추력 측정 단계를 사용하여, 우리는 방전 전류 및 적용 전압에 의해 주어진 다양한 입력 전력에서 전체 추진기에 의해 생성 된 추력을 측정 할 수 있었다.이러한 정보를 통해 입력 전력에 대한 효율성 및 특정 충동의 변형을 얻을 수 있습니다. 이 수치는 추력 및 특정 임펄스가 4개의 서로 다른 질량 유량의 입력 전력과 어떻게 다른지 보여줍니다. 그리고 이 수치는 효율성이 입력 전력에 어떻게 의존하는지 보여줍니다.그 결과 추진기가 입력 전력에서 작동하도록 최적화되어 있으며, 낮은 유량으로 인해 추력기가 발사된 후 거의 30%의 효율이 발생하여 시스템에서 얻은 신뢰를 독립적으로 검증할 수 있습니다. 추력이 발사되면 시스템에서 파생된 추진의 크기에 따라 스테이지가 변위됩니다. null 측정 장치는 반대 교정 장치에 장착된 대칭 시스템으로, 유사한 힘 변환 시스템을 사용하여 스테이지를 평형으로 다시 작동시합니다.레이저 변위 센서는 측정 전반에 걸쳐 변위를 능동적으로 모니터링하고 활성화 시스템을 트리거하여 기준형 평형이 달성될 때만 종료되는 시퀀스를 활성화합니다. 연산자는 또한 이 그림과 같이 내부 깃털 프로파일을 시각화할 수 있습니다. 이 그림은 방전 전력이 피크 철 전류 밀도의 크기와 그에 따라 전체 폭이 절반 최대로 미치는 영향을 보여줍니다.플라즈마에 내재된 물리적 프로세스는 물질 합성 중에 자체 조직 및 자체 조립을 구동하고 제어하는 것으로 알려져 있습니다. QUT는 플라즈마 소스 및 응용 센터와 협력하여 이러한 빌딩 블록이 어떻게 형성되고 모양이 되어 다양한 플라즈마 조건에서 표면에 전달되는지 연구합니다. 우리는 이러한 플라즈마 형태 나노 구조가 어떻게 작동하는지 이해함으로써 우리는 수리가 실제로 필요한 사이트를 추가하기 위해 적시에 효율적인 납품및 통합을 보장하는 프로세스를 설계 할 수 있기를 바랍니다.더 길고 효율적인 플라즈마 추진 시스템을 제공합니다. 이 프레젠테이션에서는 시뮬레이션된 공간 환경에서 추진 시스템 및 배포 가능한 모듈을 테스트하기 위한 시설을 설계할 때 고려 사항에 대한 개요를 제시했습니다. 또한, 당사는 자체 데이터 수집 및 분석에서 마이크로 컨트롤러 기반 시스템을 사용하는 다기능성과 강점을 보여주었으며, 이에 따라 운영 임무 요구에 따라 다른 평가 모드를 신속하게 조정할 수 있습니다.

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

100 KW 클래스 적용 필드 Magnetoplasmadynamic 로켓

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전기 유체 정역학 액추에이터에서 단일 축 동축 모터 펌프 어셈블리의 모델링 및 실험 분석

전기 가변 변위 펌프(EVDP)의 예비 설계를 지원하는 시뮬레이션 모델이 개발되어 실험에 의해 부분적으로 검증됩니다. 제어 성능, 수명, 신뢰성 등은 EVDP 예비 설계 작업의 주요 성능 요구 사항을 다루는 제안 된 모델을 사용하여 모두 평가할 수 있습니다.

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펨토초 4파 혼합을 사용한 GaMnAs의 일관성 감쇠 측정

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비 양성 자성 리튬 O의 전기 시험 프로토콜 및 특성<sub&gt; 2</sub&gt; 배터리

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반응 속도와 I의 연소 역학<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; 및 알루미늄 혼합물

학습하세요 소형 홀 로켓 추진기의 자동화된 테스트 및 최적화 방법을. 하드웨어-소프트웨어 통합을 활용한 스마트 진단 시스템으로 우주 환경 시뮬레이션 시설에서 성능을 평가합니다.

최적화, 테스트 그리고 소형된 홀 로켓의 진단

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