Optimalisatie-, Test- en diagnostiek van verkleinde Hall Thrusters

Samenvatting

Hier presenteren we een protocol om te testen en optimaliseren van systemen in de ruimte voortstuwing gebaseerd op verkleinde Hall-achtige thrusters.

Samenvatting

Verkleinde ruimtevaartuigen en satellieten vereist slimme, zeer efficiënte en duurzame low-stuwkracht thrusters, geschikt voor uitgebreide, betrouwbare werking zonder aanwezigheid en aanpassing. Thermochemische stuwraketten die gebruik maken van de thermodynamische eigenschappen van gassen als een middel van versnelling hebben fysieke beperkingen op hun uitlaat gassnelheid, wat resulteert in lage efficiëntie. Bovendien, deze motoren tonen extreem lage energie-efficiëntie in kleine samenwerkingsformules en wellicht niet geschikt voor continu werkende systemen die real-time adaptieve van de oriëntatie van het ruimtevaartuig, de snelheid en de positie bepalen. Elektrische aandrijfsystemen die elektromagnetische velden gebruiken om te versnellen geïoniseerd gassen (d.w.z., plasma's) hebben daarentegen niet een fysieke beperking in termen van uitlaat snelheid, waardoor vrijwel ieder massa efficiëntie en specifieke stoot. Low-stuwkracht Hall stuwraketten hebben een levensduur van enkele duizenden uren. Hun geen kwijting voltage varieert tussen 100 en 300 V, werkend met een nominaal vermogen van < 1 kW. Ze variëren van 20 tot 100 mm in grootte. Large Hall stuwraketten kunnen fracties van millinewton van de stuwdruk leveren. In de afgelopen decennia, is er een groeiende interesse in de kleine massa, laag energieverbruik en hoog rendement aandrijfsystemen voor station satellites voor 50-200 kg. In dit werk, zullen we laten zien hoe te bouwen, testen en optimaliseren van een klein (30 mm) Hall boegschroef staat voor het voortbewegen van een kleine satelliet weegt ongeveer 50 kg. We tonen de Boegschroef actief zijn in een grote ruimte milieu simulator, en beschrijven hoe de stuwkracht wordt gemeten en elektrische parameters, met inbegrip van plasma kenmerken, worden verzameld en verwerkt om te beoordelen key boegschroef parameters. Ook zullen we laten zien hoe de Boegschroef wordt geoptimaliseerd om er één van de meest efficiënte kleine stuwraketten ooit gebouwd. We zullen ook aanpakken uitdagingen en kansen die door nieuwe boegschroef materialen.

Inleiding

Hernieuwde belangstelling voor de ruimtevaartindustrie heeft gedeeltelijk gekatalyseerd door zeer efficiënte elektrische aandrijfsystemen dat leveren verbeterd missie mogelijkheden bij steeds lagere lancering kost^1,2,3. Veel verschillende soorten ruimte elektrische voortstuwing apparaten hebben onlangs voorgesteld en geteste^4,5,,^6,,^7,8 ondersteund door de huidige belangstelling voor ruimte exploratie

Protocol

Hier presenteren we de protocollen voor het evalueren van stuwkracht kalibratie procedure en prestaties, de stuwkracht van de onafhankelijke verificatie via null meting en pluim profilometry via ruimtelijke in-situgegevens sensing.

1. thrust kalibratie procedure en stuwkracht evaluatie van de prestaties

1. Zorg ervoor dat alle onderdelen in de zaal zijn geïnstalleerd, zoals afgebeeld in Figuur 5.
2. Test de connectiviteit van de diagnostische hulpprogramma's extern voordat het afdichten van de kamer.
3. Gebruik het besturingselement geïntegreerde faciliteit voor het afdichten van de....

Resultaten

Stuwkracht kalibratieprocedure en de evaluatie van de prestaties van de lijnen

Evaluatie van stuwkracht waarden uit het werkgebied van de meting quadfilar stuwkracht komt in twee fasen. De eerste fase is door het verkrijgen van kalibratie factoren van de eenheid van de geautomatiseerde draadloze kalibratie weergegeven aan de rechterkant van de Figuur 5. In dit kalibratieproces, word.......

Discussie

Typical Hall-achtige stuwraketten⁴⁴ zijn relatief eenvoudige, goedkope en zeer efficiënte apparaten die een ion-flux tot de snelheden van enkele tientallen km/s versnellen kon, leveren stuwkracht nodig voor versnelde satellieten en ruimtevaartuigen, alsmede voor manoeuvreren, afdrukstand, positie en houding de controle, en -baan aan het einde van de levensduur van hun werking. Toepassing van Hall stuwraketten op satellieten en andere orbitale payloads missie levensduur verbeteren, kunnen orbitale .......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Arduino Microcontroller	Arduino	Arduino Uno Rev 3
Bluetooth communicatieapparaat	SG Botic	WIR-02471
Cryogene Pomp	ULVAC	CRYO-U12HLE
Digitaal oscilloscoop	Yokogawa	DLM 2054
Dry Pump	Agilent	Triscroll-600
Hoge resolutie laser verplaatsingssensor	Micro-Epsilon	optoNCDT ILD-1420-50
Massastroomregelaar	MKS	MKS M100B
Optisch emissiespectrometer	Avantes	AvaSpec-ULS2048XL-EVO
Servomotor	Tower Pro	Servo Motor SG90
Stepper Motor	Oriental Motor	PKP213D05A
Turbomoleculaire Pomp	Pfeiffer	ATH-500M