載人航天任務(wù)的不斷加強,對推進技術(shù)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的推進技術(shù)如化學推進、熱核推進,能夠提供巨大的推力,但是其排氣速度受限于推進劑化學能,因而需要攜帶大量燃料,降低了有效載荷分數(shù);而傳統(tǒng)的電推進技術(shù),如電熱推進、靜電推進和電磁推進,利用電極施加電磁場,從而對推進劑離子進行加速,其比沖和推力都有所改善,但是電極腐蝕卻是限制其發(fā)展的一個重大問題。離子回旋共振加熱(ICRH)已經(jīng)廣泛用于核聚變反應(yīng)中的等離子體加熱,它的基本原理是通過磁等離子體與射頻波共振,離子繞磁場線的旋轉(zhuǎn)速度增加,最終轉(zhuǎn)化為軸向速度實現(xiàn)加速。等離子體火箭與核聚變反應(yīng)的等離子體問題基本一致,因而可以考慮將ICRH用于增加火箭排氣速度�？勺儽葲_磁等離子體火箭(VASIMR)便是基于ICRH研究發(fā)展的新一代火箭,目前我國對ICRH的研究還處于起步階段。本文首先簡要介紹了推進技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和各種推進器,接著對ICRH的原理進行了詳細說明。然后利用粒子云網(wǎng)格(Particle In Cell)等離子體模擬軟件VSim對ICRH過程進行了模擬,從入射速度、ICRH電場和背景磁場三個方面研究了ICRH過程的加速情況,研究不同參數(shù)對IC... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁推進小愈圖

：??Ａ?＾ｆｌｏｗ??廿?（１－３）??Ｖａ?＝?（１－４）??１－１２）中，Ｕｆｋｗ是離子流速度，Ｋｉ是阿爾芬速度。式（１－１３）中，公是磁場強度：??足離丫歧Ｍ：?ｎ店離子密度。??如巧離丫流比阿爾芬速度快時，也就是說／？＞?１，磁迎線平斤于流速矢量，??離子將確巧脫離磁場。??Ｍ級Ｋ域的磁噴嘴對等離千體的作用方式與熱力學噴嘴對中性氣體的作用??相近。導電線圈產(chǎn)生磁場，磁場通過線間將火箭的推力化遞給飛船。由于磁??子體儀巧化鄰村質(zhì)表面發(fā)化弱化巧作川，相比于傳統(tǒng)推進系統(tǒng)中的熱力學膨??程，ＶＡＳＩＭＲ磁噴嘴過程的溫巧叫＇能要高得多，比沖腳燃料效率化山此巧島。??，化磁噴嘴Ｉ、游注入超肯速氣流可Ｗ加快等離子體脫離。也ｎＪＷ巧用波紋線??節(jié)磁場義改變不穩(wěn)定度，巧進?＇少地增強巧離體從磁場脫離的程設(shè)ＩＷＩ。??閔１－７化ＶＡＳＩＭＲ的軸向磁場分間，同時化閣中帖化丫推進器中不同結(jié)??能Ｍ化化的對巧位畳。??１．０?？?????＇??‘?－?－…－、??

Ｑ?射頻！源?Ｊ??圖１－８?ＶＡＳＩＭＲ系統(tǒng)各環(huán)節(jié)示意圖??圖１－８是ＶＡＳＩＭＲ系統(tǒng)各環(huán)節(jié)示意圖。由圖可知，工質(zhì)氣體在螺旋波等離子??體源處離子化，巧在加速區(qū)獲得稱合能量，最終通過磁噴嘴將離子在加速區(qū)獲得??的回旋能量轉(zhuǎn)換成軸向能量，進而產(chǎn)生推力。??ＶＡＳＩＭＲ推進系統(tǒng)中電源功率巧，產(chǎn)生的推力ＦＷ及比沖／ｓｐ之間滿足關(guān)系式：??Ｖｊ?＝苗。，ｓｐＦ?（１－５）??式（１－５）中，９。表示里力加速度，一般�。欤希恚螅病９街型屏η杀葲_對應(yīng)的變化如??圖１－９所示。??射頻乂線功率??＼?＾比沖増人?Ｐ＂ｍ?＝引＋民??豈…—＾????ｉＸ??；?增人??０?肝?．?專離予體源功率??網(wǎng)１?－９?ＶＡ?ＳＩＭ?Ｒ系統(tǒng)怖知－比沖關(guān)系巧??可Ｗ看山，功率ｔｌ（巧時，推力巧比沖單反比義系。＇１＇１施加到巧齒子源的功??奉增加村

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大功率等離子體電推進研究進展[J]. 杭觀榮,梁偉,張巖,康小錄.  載人航天. 2016(02)
[2]電磁推進技術(shù)[J]. 李小鵬,王靜西.  電氣技術(shù). 2010(S1)
[3]可變比沖磁等離子體火箭原理與研究進展[J]. 任軍學,劉宇,王一白.  火箭推進. 2007(03)
[4]電推進技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 張郁.  火箭推進. 2005(02)
[5]電推進技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J]. 吳漢基,蔣遠大,張志遠.  推進技術(shù). 2003(05)

博士論文
[1]托卡馬克等離子體中射頻波的動理學模擬研究[D]. 林競波.中國科學技術(shù)大學 2018



本文編號：2936350