霍爾推力器羽流區(qū)和通道內的光譜診斷.pdf

1、霍爾推力器在航天方面有著廣闊的應用前景，可用于衛(wèi)星的精確定位、軌道保持、姿態(tài)控制等方面?；魻柾屏ζ骶哂畜w積小，結構緊湊，推力小，比沖大的特點，這類發(fā)動機的壽命長，能夠提高衛(wèi)星的有效載荷，節(jié)約發(fā)射成本，能完成遠距離的探測任務。光譜診斷是實驗研究霍爾推力器的重要手段，這種非接觸式的診斷方法與其他常用的方法相比有著很多獨特的優(yōu)勢，利用它可以方便的進行一些等離子參數測量和發(fā)動機工作特性分析。
　　本文在前人研究的基礎上，進一步深入研究了霍

2、爾推力器光譜診斷的基本理論模型，利用模型對霍爾推力器羽流區(qū)和通道內的光譜進行診斷。
　　在基本理論方面，本文結合霍爾推力器光譜輻射的基本特點，介紹了基于速率方程的超組態(tài)躍遷理論，建立了霍爾推力器光譜輻射的超組態(tài)輻射模型，大大簡化了光譜輻射計算量。結合碰撞輻射模型，給出了含有電子能量分布函數的第一類弗雷德霍姆茲方程，介紹了離散正則化算法求解電子能量分布函數的步驟。根據激發(fā)和輻射原理對霍爾推力器羽流區(qū)和通道內的輻射分別建立了碰撞輻射模

3、型和日冕模型，利用相對光譜輻射強度計算電子溫度等參數。利用等離子體體發(fā)射源強度的概念建立了計算絕對光譜輻射強度的公式，將實際測量結果與計算值聯系起來。
　　建立了羽流區(qū)光譜測量系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)測量了羽流區(qū)光譜輻射強度沿軸向變化，并利用譜線相對強度計算不同放電電壓下羽流區(qū)平均電子溫度沿軸向的分布。建立了羽流區(qū)光譜輻射徑向分布的計算模型，利用該模型研究了羽流區(qū)光譜輻射徑向分布沿軸向變化，發(fā)現沿軸向距離的增大，徑向分布由雙峰結構逐漸演化

4、為單峰結構，即輻射強度最大區(qū)域由環(huán)形帶退化成一個點。本文提出了羽流光譜輻射發(fā)散度（ξ）概念。磁場位形發(fā)散時，羽流欠聚焦，ξ增大。反之ξ則減小。利用ξ描述光譜輻射能量的發(fā)散程度，進而研究磁場位形變化。
　　霍爾推力器通道內參數測量具體十分重要的意義。首先介紹了通道內光譜測量系統(tǒng)，對發(fā)動機結構進行了調整。利用在發(fā)動機外陶瓷管上開孔的方法將等離子體光譜輻射能引出。研究表明，原子譜線強度沿軸向逐漸增大。且隨放電電壓的增大，原子譜線強度最大