Otimização, teste e diagnóstico dos propulsores miniaturizados Hall

O objetivo geral desta apresentação é apresentar a metodologia envolvida nos testes de propulsores de propulsão elétrica especializados em uma instalação de simulação de ambiente espacial baseada no solo. Os métodos envolvidos possuem sistemas automatizados que incorporam integração hardware-software para realizar sistemas inteligentes para diagnósticos automatizados ou remotos e avaliação de desempenho de módulos de propulsão e outras cargas no espaço. O centro de propulsão espacial, Cingapura, é um centro de pesquisa do Instituto Nacional de Educação da Universidade Tecnológica de Nanyang, cingapura.

Os ambientes de teste desenvolvidos aqui incluem duas instalações de simulação de ambiente espacial para diferentes propósitos. O simulador de ambiente espacial dimensionado é primamente empregado em testes de vida útil de propulsores. Os propulsores são disparados por longos períodos de tempo nesta instalação para avaliar os efeitos dos danos plasmes nos canais de socorro.

e, posteriormente, inferir a vida útil dos propulsores. O estágio suspenso quadfilar permite uma visualização adequada de como os módulos de propulsão montados em diferentes cargas podem influenciar na manobra situ no espaço. Isto é simulado através da montagem e suspensão de toda a carga no sistema suspenso.

Os propulsores podem então ser acionados e a plataforma suspensa onde os módulos são montados são acionados de acordo com as condições no espaço. O pêndulo quadrúrulo também agiliza o processo de nivelamento, calibração e instalação de propulsores e módulos para testes no ambiente espacial. Com esta configuração, apenas um operador é necessário na instalação de teste para utilizar a modulação de frequência nos fios torcionais, para nivelar e calibrar todo o sistema.

No simulador de ambiente espacial em larga escala, além do estágio de impulso suspenso quadfilar que permite a derivação in situ de impulso, sondas robóticas espacialmente acionadas modulares também podem ser personalizadas para montagem através de unidades de fixação configuráveis. Vale ressaltar também que o grande Espaço Ambiente Possui inúmeros pontos de montagem e filtros eletrônicos de aderência a vácuo para permitir a instalação de vários propulsores e equipamentos de diagnóstico para avaliação simultânea de desempenho. Isso reduz o tempo de inatividade incorrido quando a câmara é evacuada e bombeada durante os processos de instalação e reconfiguração de acesso se os testes forem feitos individualmente.

Agora vamos passar pelos procedimentos de instalação e calibração do pêndulo quadrúrulo antes do teste das unidades de propulsão. Primeiro, certifique-se de que todos os componentes sejam instalados na câmara conforme necessário para testes subsequentes. Teste a conectividade das ferramentas de diagnóstico externamente antes de selar a câmara.

Use o controle integrado da instalação para selar a câmara. Ligue as bombas de vácuo em ordem de cascata a partir das bombas secas, bombas moleculares turbo e, em seguida, as bombas criogênicas. Use os aplicativos desenvolvidos para sincronizar seus dispositivos com os transponders sem fio na câmara.

O processo de sincronização é concluído, quando o LED intermitente nos transponders parar de piscar. Uma vez obtido o vácuo desejado e a leitura inicial é retirada do sensor de deslocamento a laser como linha de base. Use o aplicativo desenvolvido para desencadear a redução de um peso calibrado para tradução de força no estágio quadfilar.

Regisso o deslocamento do sensor de deslocamento a laser. Repita o processo de redução dos pesos e registro do estágio quadrúrqui de deslocamento até que todos os pesos de calibração sejam gastos. Desenhe uma curva de calibração para obter o fator de calibração do sistema instalado no estágio quadfilar.

Os propulsores podem então ser acionados e os parâmetros desejados podem ser capturados em tempo real pelo programa de aquisição de dados escrito por pesquisadores internos. Alternativamente, um aplicativo integrado pode ser usado para automatizar totalmente o processo de calibração enquanto sincroniza a sequência de atuação dos motores e aquisição de dados dos sensores de acordo. Agora passaremos pelos procedimentos para verificar independentemente os parâmetros de impulso obtidos a uma medida nula e como um proxy espacialmente acionado pode ser acionado para obter perfis de pluma após a ção de impulso ter sido feita.

Primeiro, faça uma leitura de linha de base do pêndulo quadrículo na posição de equilíbrio. Alterne parâmetros operacionais para valores desejados do painel de controle do propulsor e atire no propulsor. Uma vez que a confiança é disparada, espere que as oscilações no pêndulo quadrúrulo se estabilizem.

Após a estabilização, use o aplicativo de controle para o sistema de medição nulo para desencadear a redução de pesos. Os pesos são continuamente reduzidos até que o estágio quadríquio seja acionado de volta ao equilíbrio. Uma vez alcançada a posição de equilíbrio, a sequência de atuação é encerrada e a força necessária para trazer o sistema quadríquico de volta ao equilíbrio é determinada.

Em seguida, um bloco de rolha é acionado para impedir que o estágio quadrúrquio se mova. Uma sequência de varredura é então realizada no suporte da sonda de medição espacial. Uma sequência sincronizada é looped para adquirir dados da sonda em cada local espacial e armazenados em uma matriz a ser analisada de acordo.

Outros testes podem ser personalizados para serem montados no anexo modular para usar informações espaciais nos perfis de pluma. Nesta seção, passaremos por resultados típicos obtidos a partir de uma sequência de calibração, bem como perfis típicos de pluma obtidos através de uma varredura de sonda faraday. A calibração do impulso quadrúrqui para o estágio de medição é feita através do emprego daquele motor de sonda acionado para o sistema de tradução.

A fim de derivar os fatores de calibração necessários para a derivação do impulso durante a tarefa experimental. Uma sequência desencadeada por um operador de um programa automatizado para diminuir pesos finos de calibração que agem verticalmente e se traduz horizontalmente para simular a atuação quando o propulsor é acionado. Leituras de um sensor de deslocamento a laser de alta resolução são feitas em cada intervalo e uma curva de calibração é então desenhada para obter o fator de calibração para medições subsequentes no sistema.

Nesta figura, vemos uma curva de calibração típica desenhada durante um único processo de calibração automatizada. Como se pode ver, o alinhamento e a configuração adequados do estágio quadrúrqui resulta em uma parcela de calibração muito linear, produzindo um fator de calibração de 27,65 mil newtons por volt. Em uma configuração padronizada para medições de impulso sobre uma ampla gama de forças.

A configuração também pode ser modificada para caber em pesos de calibração para regimes estendidos, como mostrado nesta parcela de calibração. Os fios torionais são ajustados para sensibilidade e os pesos finos e de calibração do curso são incluídos para produzir uma parcela de calibração linear em ambos os regimes. Uma amostra das medidas in situ para impulso derivado é mostrada nesta figura.

Este número mostra como um operador é capaz de monitorar a dependência do impulso na tensão de descarga. Durante o experimento, até que a descarga seja extinta. Utilizando o estágio de medição de impulso quadrícula, pudemos medir o impulso produzido por todo o propulsor em várias potências de entrada dada pela corrente de descarga e tensão aplicada.

Através dessas informações, a variação de eficiência e impulso específico em relação ao poder de entrada pode ser obtida. Esses números mostram como o impulso e o impulso específico variam com o poder de entrada em quatro diferentes taxas de fluxo de massa. E este número mostra como a eficiência depende do poder de entrada.

Os resultados mostram que o propulsor foi otimizado para trabalhar na energia de entrada está abaixo de 100 watts, onde baixas taxas de fluxo resultaram em eficiências de quase 30% Após o propulsor ser acionado, uma sequência de medição nula é acionada para verificar independentemente a confiança obtida do sistema. Quando o impulso é disparado, o estágio desloca-se de acordo com a magnitude da propulsão derivada do sistema. A unidade de medição nula é um sistema simétrico montado em frente à unidade de calibração, que utiliza um sistema de tradução de força semelhante para acionar o estágio de volta ao equilíbrio.

Um sensor de deslocamento a laser monitora ativamente o deslocamento durante toda a medição e aciona o sistema de ativação para ativar uma sequência que termina somente quando o equilíbrio da linha de base é alcançado. Um operador também é capaz de visualizar os perfis in situ plume como mostrado nesta figura. Esta figura mostra como a potência de descarga influencia a magnitude do pico da densidade atual do ferro e a largura total na metade máxima em conformidade.

Processos físicos intrínsecos ao plasma são conhecidos por conduzir e controlar a auto-organização e a automontagem durante a síntese material. no QUT em colaboração com fontes de plasma e centro de aplicação, estudamos como esses blocos de construção são formados, moldados e entregues às superfícies nas diferentes condições plasmáticas. Esperamos que, ao entender como essas nano estruturas de forma de plasma se comportam, possamos projetar processos que garantam a entrega e incorporação oportunas e eficientes apenas para adicionar o local onde o reparo é realmente necessário.

Fornecendo-nos um sistema de propulsão de plasma que são mais longos servindo e mais eficientes. Nesta apresentação apresentamos uma visão geral das considerações feitas ao projetar uma instalação para testes de sistemas de propulsão e módulos implantáveis em um ambiente espacial simulado. Além disso, mostramos a versatilidade e os pontos fortes do uso de sistemas baseados em micro controladores para aquisição e análise de dados in situ, que podem ser rapidamente adaptados para realizar outros modos de avaliação, dependendo das demandas operacionais da missão em conformidade.