阿拉巴马州亨茨维尔是 Plasma Processes 的所在地,这是一家为航空航天和国防应用提供高温材料解决方案的材料公司。他们的能力包括多种热喷涂技术、近净形耐火金属制造以及一系列政府和商业客户实体。2016 年获得的一份小型企业创新研究 (SBIR) 合同推动了 Plasma 第一个完全集成的推进器组件的开发,该组件使用 Plasma 每天为各种实体制造的推力室、喷射器头和高温部件的组件工艺。推进器组件使用 ASCENT 或 AF-M315E 推进剂,该推进剂首次在绿色推进灌注任务 (GPIM) 上得到展示,该任务以 Plasma Processes 制造的推力室为特色。在展示了推进器的可行性后,Plasma 的 SBIR 推进器组件引起了 NASA 飞行项目的关注。2021 年,十二台推进器被交付给月球手电筒任务,其中四台推进器于 2022 年 12 月发射。
有几种针对AUV的推进技术。他们中的一些人使用刷子的无刷电动机,变速箱,唇部密封箱和可能被喷嘴包围的螺旋桨。所有这些嵌入在AUV结构中的部分都参与推进。其他车辆使用推进器单元来维持模块化。根据需求,推进器可能配备了用于螺旋桨碰撞保护的喷嘴或减少噪声提示的喷嘴,或者可能配备了直接驱动推进器,以使效率保持最高水平,噪音处于最低水平。高级AUV推进器具有冗余轴密封系统,以确保机器人的适当密封即使在任务期间其中一张密封件失败。
I.引言m绘制的喷嘴推进器是正在开发的几种技术之一,旨在满足对低功率,高特定冲动的空间推进的需求。这些推进器通过通过扩展的直流磁场加热和加速等离子体来运行[1]。主要存储在血浆电子中的热能随着血浆通过磁场扩展而转换为离子动能。通常,这些设备使用射频或微波功率来加热等离子体,从而实现无电极操作。此推进器体系结构具有多种属性,使其非常适合小型卫星推进。例如,缺乏电极可以进行反应性推进剂和潜在的低侵蚀操作。同样,该设计仅需要一个电源。与以前的设计相比,使用电子回旋共振(ECR)作为磁性喷嘴推进器中的加热源的最新发展已产生有希望的结果。推力支架测量结果显示,在30瓦的1000秒内,特定的冲动在10%以上的推力官方官方[2]。这是低功率直升机的发布数据和电感耦合等离子体设计的几倍[3]。话虽如此,尽管ECR推进器的性能是有希望的,但对于任务申请,水平仍然没有竞争力。为了充分证明这项技术的潜力,迫切需要确定技术途径以更快地提高其成熟度。此启用等离子属性,即高电子温度。为此,以前的参数实验表明,对于推进器几何形状的小变化可能对整体性能具有很大的影响,这表明可能进行进一步的性能优化[4]。改善ECR性能的另一种方法是操纵微波输入到推进器的功率调节。例如,将具有不同频率的多个波在注入推进器之前混合在一起,或以脉冲方式调节振幅。波浪混合方法的基础假设是改变功率条件可能会改变ECR共振区的位置和大小。另一方面,使用脉冲功率使推进器可以摆脱源于0D功率平衡的正常限制。两种类型的功率调节已经成功地在用于重离子生产的ECR离子来源上实施[5]。但是,尚未对推进器进行探索。采用这种优化方法的主要挑战之一是问题的维度。没有完整的基础物理模型,优化需要无梯度的方法。只有两个免费参数,探索设计空间可能需要数十个或数百个样本点。因此,对于可以更有效地测试每个设计点的工具来说,需求显而易见。这项工作的目标是探索通过传统的单频率操作,两频加热和脉冲操作来优化低功率ECR推进器的策略。本文以以下方式组织。sec。sec。我们使用基于替代物的优化算法来指导每种情况下参数空间的探索。我们首先激励我们的研究。ii通过引入推进器的全局模型,我们用来确定密钥优化参数。iii我们描述了实验设置,包括推进器,真空设施和所使用的诊断。第四节详细详细介绍了优化过程和
摘要 本文介绍了一项关于旋转磁场 (RMF) 推进器低推力效率的实验研究。该技术成熟度较低,但可能成为使用替代推进剂实现高功率太空推进的候选技术。对 5 kW 级 RMF 推进器进行了直接推力台架测量,结果显示推力效率为 0.41 ± 0.04%,比冲为 292 ± 11 s - RMF 推进器运行的典型值。使用一套远场探测器为 RMF 推进器性能的现象学效率模型提供信息,该模型考虑了发散、功率耦合、质量利用率和等离子体/加速效率。结果发现等离子体效率处于临界低值,为 6.4 ± 1.0%。这表明 RMF 天线耦合到等离子体的大部分能量在转换为推进器光束中的定向动能之前就丢失了。为了确定这些损失的来源,使用三重朗缪尔探针对内部等离子体特性进行了时间分辨测量。发现碰撞激发辐射和壁面损失是两个主要的损失过程。与其他电力推进结构相比,该装置表现出异常高的等离子体密度(> 10 19 m − 3),这可以解释这一趋势。根据效率分析的结果,讨论了探测技术的局限性以及改进 RMF 推进器性能的策略。
2016 年在 LISA Pathfinder (LPF) 上演示的推进器飞行。电喷雾微推进器将高电势施加到空心针发射器末端的导电带电液体上,以加速带电液滴并产生推力
例如,如果推进系统或电气组件需要液体冷却或射频应用中的复杂匹配网络,例如,我们也提供解决方案 - 与收集器的间接测量。而不是推进器,CTB是用安装在其前部的钛收集器进行操作的。推进器的等离子体羽流及其非电荷颗粒对收集器的影响,以间接测量推力。以这种方式,我们利用CTB的高分辨率,而不会干扰推进系统的电气和热接口。我们使用400 W级霍尔效应推进器证明了这种新型的非侵入性测量方法[3]。
我们在此报告了脉冲磁流体等离子枪的初步研究,该枪可根据需要在预填充或气体喷射模式下运行。这些模式通过可调节的推力和比冲实现灵活和响应迅速的性能。使用分子氮推进剂的运行表明,磁流体推进器是极低地球轨道空气收集和阻力补偿的候选技术。通过利用推进剂气体动力学改变推进器内的填充率和流动碰撞性,实现双模式运行。这会导致形成不同的模式,这些模式分别以它们允许的电流驱动的磁流体波为特征,即磁爆燃和磁爆轰。这些模式构成了使用气体动力学实现响应迅速的推进器性能的基础。使用飞行时间发射诊断来表征近场流速,我们发现当气体在推进器中膨胀时,模式之间会发生相对剧烈的转变,在爆燃和爆震状态下排气速度分别在 10 到 55 公里/秒之间。处理后的质量位模拟首次让我们看到了推进器的性能以及比冲和推力之间的权衡。预计脉冲位可调性为 ≏ 22%,在突发模式下运行时推进剂填充分数不同。
摘要:电推进系统 NanoFEEP 在 UWE-4 卫星上进行了集成和在轨测试,这标志着首次成功演示了 1U CubeSat 上的电推进系统。介绍了推进剂加热过程和不同推力水平下推进系统功耗的在轨特性测量。此外,还描述了基于推力矢量方向对航天器姿态影响的分析。所用的加热器每轨道液化推进剂 30 分钟,功耗为 103 ± 4 mW。在此期间,可以启动相应的推进器。推进系统包括一个推进器头、其相应的加热器、中和器和电源处理单元的数字组件,功耗为 8.5 ± 0.1 mW · µ A − 1 + 184 ± 8.5 mW,并与发射极电流成比例。两个推进器头的推力方向估计与立方体卫星结构中的安装方向成 15.7 ± 7.6 ◦ 和 13.2 ± 5.5 ◦ 角。鉴于 1U 立方体卫星的功率非常有限,NanoFEEP 推进系统是一个非常可行的选择。后续 NanoFEEP 推进器的加热器已经得到改进,因此系统可以在整个轨道周期内启动。
摘要:在S-Curve开发周期的背景下,研究了电推进技术的研究挑战。表明,对研究的需求既由应用程序的应用,又由技术的相对成熟度驱动。对于经过合格的系统,例如中等动力的霍尔推进器和网格离子推进器,存在与测试效果和预测建模有关的开放问题。对于较少发达的技术,例如大型电喷雾阵列和脉冲电感推进器,挑战包括可扩展性和实现理论性能。策略以应对成熟技术和发达技术的挑战。借助有针对性的数值和实验设施效应研究,数据驱动分析的应用以及高级电力系统的开发,在不久的将来,许多这些障碍都可以克服。