霍尔推力器羽流区和通道内的光谱诊断

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1、ClassifiedIndex：V439十.2U.D.C.:621.455ADissertationfortheDegreeofM.Eng.SPECTRUMDIAGNOSISINPLUMEREGIONANDCHANNELFORHALLTHRUSTERCandidate：Supervisor：WeiJianGuoProf.YuDaRenDeputysupervisorMasterofEngineeringAcademicDegreeAppliedfor：PowerMachinery&EngineeringSpecialty：Schoolo

2、fEnergyScience&EngineeringAffiliation：July,2007DateofOralExamination：University：Prof.YuDaRenHarbinInstituteofTechnology摘要霍尔推力器在航天方面有着广阔的应用前景，可用于卫星的精确定位、轨道保持、姿态控制等方面。霍尔推力器具有体积小，结构紧凑，推力小，比冲大的特点，这类发动机的寿命长，能够提高卫星的有效载荷，节约发射成木，能完成远距离的探测任务。光谱诊断是实验研究霍尔推力器的重要于段，这种非接触式的诊断方法与其他常用的方

3、法相比有着很多独特的优势，利用它可以方便的进行一些等离了参数测量和发动机工作特性分析。木文在前人研究的基础上，进一步深入研究了霍尔推力器光谱诊断的基木理论模型，利用模型对霍尔推力器羽流区和通道内的光谱进行诊断。在基木理论方面，木文结合霍尔推力器光谱辐射的基木特点，介绍了基于速率方程的超组态跃迁理论，建立了霍尔推力器光谱辐射的超组态辐射模型，大大简化了光谱辐射计算量。结合碰撞辐射模型，给出了含有电了能量分布函数的第一类弗雷德霍姆兹方程，介绍了离散止则化算法求解电了能量分布函数的步骤。根据激发和辐射原理对霍尔推力器羽流区和通道内的辐射分别建

4、立了碰撞辐射模型和口冕模型，利用相对光谱辐射强度计算电了温度等参数。利用等离了体体发射源强度的概念建立了计算绝对光谱辐射强度的公式，将实际测量结果与计算值联系起来。建立了羽流区光谱测量系统，利用该系统测量了羽流区光谱辐射强度沿轴向变化，并利用谱线相对强度计算不同放电电压下羽流区平均电了温度沿轴向的分布。建立了羽流区光谱辐射径向分布的计算模型，利用该模型研究了羽流区光谱辐射径向分布沿轴向变化，发现沿轴向距离的增人，径向分布Ft］双峰结构逐渐演化为单峰结构，即辐射强度最人区域rtl环形带退化成-个点。本文捉出了羽流光谱辐射发散度（I）概念。

5、磁场位形发散时，羽流欠聚焦，I增大。反之I则减小。利用I描述光谱辐射能量的发散程度，进而研究磁场位形变化。霍尔推力器通道内参数测量具体十分重要的意义。首先介绍了通道内光谱测量系统，对发动机结构进行了调整。利用在发动机外陶瓷管上开孔的方法将等离子体光谱辐射能引出。研究表明，原子谱线强度沿轴向逐渐增人。且随放电电压的增大，原子谱线强度最大值向阳极移动，得出电离区向阳极移动的结论。离子谱线强度有两个最大值区域。随着质量流量的增大，原子谱线强度基本上呈线性增加。离子谱线在电离区之前的区域也随质量流量的增大而增大，但是在电离区不满足这个变化规律。

6、关键词霍尔推力器；羽流；光谱诊断;光谱发射率AbstractHallThrusterhasbeenusedbroadlyinspaceflight,itcanprovidepowerforsatellitescontrol,orbitshiftandsoon.Thefollowingsareitsadvantages:smallcubage,compactconfiguration,littlethruster,greatspecificimpulse.Thiskindofthrusterhasalonglife-spanwithwhi

7、chitcanbeusedforexplorationfaraway,availableloadandexpenseforspacecraftcanalsobeimproved.Spectmmdiagnosisisacontactlessmethodwithoutperturbation.Asanimportantmeans,ithassomeparticularadvantagescomparedwiththeothers,itisconvenienttouseitformeasurementofplasmaparametersand

8、analysisofcharacteristicsforthruster.Basedonpreviousresearcher^work,thispapergivesadeeplooktothebasicth