[发明专利]根据地面实验参数修正在轨飞行霍尔推力器推力参数的方法

说明书

技术领域

本方法涉及等离子体推进领域

背景技术

霍尔推力器以其高效率、高比冲、小推力等特点逐步成为卫星、探测器等航天飞行器的重要动力装置。随着各国航天事业的不断发展，对霍尔推力器的研究更加深入。由于现在霍尔推力器的研究都是在地面实验设备模拟的真空环境下进行的，地面模拟的真空环境很难达到实际太空的真空条件。通常，实际太空的真空压强在10^(-7)Pa量级，而霍尔推力器在地面真空系统中点火运行时，由于设备及实验费用的限制，背景气压一般高于10^(-4)Pa，即至少要高于太空环境压强一个数量级。此外，真空背压也会受实验中背景气体、真空泵抽速的影响在一定范围内波动。

当霍尔推力器在地面真空罐这种真空背压相对较高的情况下运行时，背景气体会通过扩散作用进入放电通道，与通道内高能粒子发生碰撞电离，电离后产生的离子经电场加速重新返回真空罐内。而在太空理想的真空环境下，通道内气体压强与背景气压形成的压强梯度很小，因此，通过扩散作用返回到放电通道内的背景气体极少，可以忽略不计。

在现有地面真空系统内不可避免的存在背景气体的返流，进入通道内的背景气体会同工质气体一样参与通道内气体的电离加速过程，这势必会影响到推力器的推力，效率，放电电流和比冲等宏观性能参数，造成霍尔推力器在轨运行时偏离设计的技术指标。

发明内容

本发明为了解决现有地面真空系统内存在背景气体的返流造成霍尔推力器在轨运行时偏离设计的技术指标。进而提出了一种根据地面实验参数修正在轨飞行霍尔推力器推力参数的方法。

根据地面实验参数修正在轨飞行霍尔推力器推力参数的方法的过程为：

步骤一：计算霍尔推力器在不同背景压力下背景气体的返流质量流量的具体操作步骤为：

在实验室中进行霍尔推力器实验，假使霍尔推力器通道内原子服从麦克斯韦分布，则单位时间单位面积上的原子数如公式(1)，即碰撞数为：

J=∫0∞Nf(v)dv·vdtdA/dtdA=N(m2πkT)1/2∫0∞e-m2kTv2vdv=14Nv→---(1)]]>

其中：v表示原子速度标量，表示原子速度矢量，k＝1.38×10^-23表示玻尔兹曼常数，m为背景气体原子质量，t表示时间，T表示热力学温度，A表示霍尔推力器通道出口截面积，N表示粒子数密度，f(v)为麦克斯韦速度分布函数，e自然对数的底数，其值约为2.7182；