离子推力器羽流沉积对卫星热控影响研究.pdf

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1、第43卷第2期2017年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．43．№．2Apr．2017离子推力器羽流沉积对卫星热控影响研究林骁雄，陶家生，温正(中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094)摘要：离子推力器的羽流是等离子体，等离子体的组成是带电粒子，这与传统的化学推进系统的羽流成分有很大不同，带电粒子有在卫星表面吸附的倾向，会形成羽流沉积污染。这种羽流沉积会改变卫星表面的吸收率和发射率，从而影响卫星的热控性能。为了预测离子推力器的羽流对卫星的热控性能的影响，建立了离子推力器羽流模型。所建模型采用了工程化离子推力器的在

2、卫星上的布局位置和离子推力器的工作参数，模拟了离子推力器的正离子与中和电子束在工程化中分置的实际情况，使模型更为符合实际。通过数值模拟得到了离子、电子、中性粒子的空间分布，电场分布，得到了钼粒子在卫星表面的分布及沉积厚度，比较了模型计算的离子分布与实验获得的离子分布情况，说明了模型分析的正确性，给出了卫星表面热性能的变化及局部区域温升的最大包络可达二十多度的结果。关键词：离子推力器；羽流建模；卫星热控；羽流沉积中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2017)02—0009—09Influenceofplumedepositof

3、ionthrusteronthermalcontrolpropertiesofsatelliteLINXiaoxiong，TAO．Jiasheng,WENZheng(InstituteofTelecommunicationSatellite，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Theionelectricthrusterplumeisplasmathatconsistsofchargedparticles，whichhasatendencytobeadsorbedontosat

4、ellitesurface．Thedepositionoftheplumecanchangetheabsorptivityandemissivityofthesatellitesurface，whichhasanegativeinfluenceonthermalcontrolpropertyofthesatellite．Inordertopredictthisinfluence，aionthrusterplumemodelwasbuilt．Thelayoutpositionandworkingparametersofanengineeringionthrus

5、terareadoptedinthemodeltosimulatetheactualconditionsofpositiveionandelectronbeam，whichmakesthemodelmoreinaccordwithreality．Thespatialdistributionandelectricfielddistributionofions，electronsandneutralparticles，anddepositiondistributionofmolybdenumparticlesonsatellitesurfacewereobtai

6、nedwithnumericalsimulation．Theiondistributionsgotbysimulationcalculationandexperimentwascompared，whichvalidatedthecorrectnessofthemodelanalysis．Thethermalpropertyofthesatellitesurfaceandthemaximum收稿日期：2016—04—15；修回日期：2016—12—22作者简介：林骁雄(1990一)，男，硕士研究生，研究领域为电推进总体技术10火箭推进2017年4月envelo

7、peoftemperatureincreaseinlocalregionofthesatellitesurfacearegiveninthispaperKeywords：ionthruster；plumemodeling；satellitethermalcontrol；plumedeposition0引言电推力器在卫星上作为主推力器在国外已经在轨应用旧，国内已有化学推力器与电推力器混合应用的卫星，全电推进卫星也已在研[31。总之电推力器应用于卫星，对卫星在轨工作环境的影响情况仍需研究，这是因为传统的化学推力器燃烧产物在理论上是电中性的气体和水[4]，它们没有

8、在卫星表面易于吸附的理论基础，但电推力器的羽流产物是