離子與霍爾電推進(jìn)性能和質(zhì)量的工程數(shù)據(jù)模型

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(1. 蘭州空間技術(shù)物理研究所 真空技術(shù)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省空間電推進(jìn)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

離子電推進(jìn)和霍爾電推進(jìn)是當(dāng)前技術(shù)成熟度最高、工程應(yīng)用最多的兩種電推進(jìn)類型，并且其單臺(tái)推力器成熟產(chǎn)品的功率均已覆蓋了10～10W范圍。除了眾所周知的這兩種電推進(jìn)在比沖、推力、效率、尺寸、電氣供應(yīng)復(fù)雜性等方面的差別外，航天工程任務(wù)設(shè)計(jì)者往往會(huì)面臨究竟應(yīng)選用哪一種電推進(jìn)類型更為合適的工程問題，為此進(jìn)行了針對(duì)具體航天工程任務(wù)的兩種電推進(jìn)應(yīng)用對(duì)比分析，例如GEO衛(wèi)星南北位保任務(wù)、GTO到GEO軌道轉(zhuǎn)移任務(wù)、火星探測(cè)任務(wù)甚至不同推進(jìn)劑任務(wù)，但由于這些對(duì)比僅結(jié)合了具體的電推進(jìn)規(guī)格，其分析結(jié)果有代表性而缺乏一般性和通用性。

航天工程應(yīng)用電推進(jìn)系統(tǒng)的基本組成包括推力器(TH)、電源處理單元(PPU)、推力器選擇單元(TSU)、控制單元(CU)、推進(jìn)劑氣瓶(TK)、調(diào)壓?jiǎn)卧?PRU)、流率單元(FU)、推力器支架(矢量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu))(TM)、電纜(C)、管路(B)等。為了提供航天工程任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí)方便使用的優(yōu)選離子或霍爾電推進(jìn)的對(duì)比分析方法，首先需要建立這兩種電推進(jìn)的性能和質(zhì)量通用模型，類似于Hofer等人建立的霍爾電推進(jìn)質(zhì)量模型。本文在全面調(diào)研國(guó)內(nèi)外成熟度高的離子和霍爾電推進(jìn)產(chǎn)品及其工程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析及其關(guān)系擬合，得到了包括各單機(jī)產(chǎn)品和系統(tǒng)產(chǎn)品的工程適用的寬范圍參數(shù)變化的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停云跒橄乱徊浇⒑教旃こ倘蝿?wù)通用的離子和霍爾電推進(jìn)模型及對(duì)比分析方法奠定基礎(chǔ)。……