HIPATIA(用于太空应用的 Helicon PlasmA 推进器)项目最近获得了欧洲委员会 H2020 拨款,用于开发 Helicon Plasma 推进器及其相关技术。HIPATIA 项目的目标是验证基于 HPT 技术的电力推进系统的功能和性能,以应用于非地球静止卫星星座和其他小型航天器。该联盟由 SENER Aeroespacial 牵头,马德里卡洛斯三世大学、空中客车防务与航天公司、法国国家科学研究中心和先进空间技术公司也参与其中。合作伙伴为 HIPATIA 带来了电力推进 (EP) 系统开发、集成和测试方面的坚实背景。 HPT 是一种射频等离子推进技术,有望提供良好的性能水平,同时消除迄今为止困扰 EP 系统的许多设计和制造问题(电极、高压电子设备和复杂制造)。鉴于 HPT 技术的设计相对简单而坚固(没有栅极和阴极),HIPATIA 有可能为大型小型卫星群提供经济高效的解决方案。除非完整的 EP 系统已证明其集成和操作一致性,否则高 TRL 中破坏性推力器的影响不会实现。HIPATIA 将把 HPT 的开发状态推进到 TRL6-7,但它也将面临完整 EP 系统的集成挑战,该系统由 HPT 推力器单元 (TU)、为其供电的射频和电源单元 (RFGPU) 和控制推进剂压力和质量流量的推进剂流量控制单元 (PFCU) 组成。该系统将根据市场需求进行集成和验证。开发活动将辅以研究和实验任务,以提出设计行动来提高 HPT 性能。本文回顾了小型平台太空推进的市场需求,分析了对基于 HPT 的推进子系统的需求和要求。将讨论 HIPATIA 项目中要开发和集成的技术的现状。从这一点开始,本文探讨了联盟在 2022 年将基于 HPT 的推进子系统提升到 TRL6 的研究和开发计划。关键词:螺旋等离子推进器、HIPATIA、H2020。
((注释)1。由DBJ创建。((注释)2。trl(技术准备水平)基于国际能源机构的分类。((注释)3。TRL 1–3 =基础研究阶段,TRL 4–6 =应用研究阶段,TRL 7–8 =演示阶段,(注释)3。TRL 9–10 =商业化阶段,TRL 11 =成熟技术。
说明:填写上面的表格。这些信息是评估项目是否有资格获得资助、资助比例和资助类型(贷款/补助金)所必需的。研究项目通常由补助金资助,其他项目则由贷款资助。在由补助金资助的研究项目中,至少 50% 的费用必须与研究工作相关(TRL 2-4)。结果利用的准备工作最多可以覆盖 20% 的费用。对于每个工作包,评估所谓的技术就绪水平或项目是否会产生新知识(=工业研究)或应用现有知识(=实验开发、产品开发)。工业研究水平与技术就绪水平 (TRL) 的关系如下: 基础研究 • TRL 1 – 发现基本原理 工业研究(产生新知识) • TRL 2 – 制定技术概念 • TRL 3 – 实验验证技术概念 • TRL 4 – 在实验室条件下验证技术 实验开发(知识的应用) • TRL 5 – 在真实环境中验证技术 • TRL 6 – 在真实环境中演示的技术 • TRL 7 – 在操作环境中演示的原型 • TRL 8 – 系统启动并运行 解决方案完成 • TRL 9 – 在操作环境中验证功能,准备进行工业制造 有关工业研究和实验开发的更详细定义,请参阅附录 2。
这些表格将帮助您了解每项技术、它们的优势、应用和研究的最新进展,并展示它们的技术就绪水平 (TRL)。TRL 是特定技术成熟度的指标,本报告中使用的定义遵循“地平线 2020 工作计划”中提供的定义。这样,TRL 指示系统提供了对技术状态的共同理解,并解决了整个创新链。技术就绪水平有九个;TRL 1 最低,TRL 9 最高。有关 TRL 的完整描述,请参阅“地平线 2020 工作计划 2016/17”总附件的附件 G。
核心资格是指干净的越野设备优惠券激励项目(CORE)1的合格设备目录1。技术准备水平(TRL)代表了Calstart和Carb 2共同进行的全面技术状况评估的结果,从而洞悉了ZE设备技术的状态和市场准备就绪。TRL量表的范围为1至9,增加的值表明技术成熟度和部署准备就绪水平较高。TRL值在5到6左右表示该设备参与演示项目,而大约TRL 7表示高级技术演示或试点项目。接近TRL 9,ZE技术被认为是用于市场评估和商业生存能力的准备。缺少TRL值表示相关设备类型未包括在分析范围中。
TRL 1 基础研究:已经进行初步科学研究。定性地假设和观察原理。重点是新发现而不是应用。 TRL 2 应用研究:确定了初步的实际应用。确认了材料或工艺解决问题、满足需求或找到应用的潜力。 TRL 3 建立关键功能或概念证明:应用研究取得进展并开始早期开发。研究和实验室测量验证了该技术各个要素的分析预测。 TRL 4 Alpha 原型组件/流程的实验室测试/验证:组件/流程的设计、开发和实验室测试。结果提供证据,证明基于预计或建模的系统可以实现性能目标。 TRL 5 集成/半集成系统的实验室测试:在相关环境中实现系统组件和/或流程验证。 TRL 6 原型系统验证:在操作环境中进行系统/流程原型演示(beta 原型系统级)。 TRL 7 综合试点系统演示:在运行环境中进行系统/流程原型演示(综合试点系统级)。 TRL 8 系统纳入商业设计:实际系统/流程已完成并通过测试和演示(预商业演示)认证。 TRL 9 系统已验证并准备全面商业部署:实际系统已通过在运行环境中的成功运行得到验证,并准备全面商业部署。
技术成熟度 (TRL) 中试规模 (TRL 6-7) 概念性 (TRL 1- 2) 实验室规模 (TRL 4) 工作电压 [V] 1.5 3.8 3.8 1.5 光学对比度 (ΔE * ) 17.3 17.5 10.6 切换时间 [秒] 2 最小循环次数 20* 封装 (第 2 层) UV 光聚合物 对电极 (第 2 层) N/A Ag N/AN/A Ag N/A 对电极 (第 1 层) C ITO 电致变色材料 (第 2 层) N/A PEDOT:PSS
cnr认为,这些支柱之间的更好联系是更好地符合研究与创新之间的连续体。为了确保这种连续性并允许基本研究向创新项目进行平稳有效的转移,必须实现其技术和社会准备水平(TRL/SRL)之间更好的重叠。将协作活动限制为高度TRL项目会破坏创新链,因此,在TRL/ SRL 0-4的更多协作项目才能增强欧洲创新和面对未来(和不预见的)挑战的能力。为此,CNRS提出了与重叠的TRL/SRL的3个支柱中的以下更改。