吸气式电推进系统可行条件分析

发布时间：2024-11-15 19:44

　　 吸气式电推进系统作为有可能实现长寿命超低轨飞行的技术而被关注。根据不同轨道环境条件,采用管状结构进气道、以及机械增压的吸气方式,讨论了吸气式电推进系统所需的可行条件。分析表明,在轨高度180～240 km,航天器所需总功耗与迎风面之比需要大于2 kW/m²,电推力器比冲需大于4×10～4 m/s,方可满足推阻平衡需求。分析得出,实现吸气式系统在地球轨道的运用,关键技术在于增加气体收集效率并且降低收集功耗,同时电推力器的效率还需进一步提升。

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【部分图文】：

由图1可知,空间大气成分主要由O原子和N2组成,其他成分还有O2、N、H2、Ar、He。其中氮氧成分(包括O、O2、N和N2)在150～250km轨道范围内占总数密度的99%以上,故在相关推力器的设计时,可以忽略其他成分带来的影响。2气体收集装置分析

如图4所示,有效吸气面积1m2,多孔管长径比L/r为10的条件下,净收集量随着增压泵抽速的提升而增加。推力器的输入条件包括工质的量以及环境压强,增压泵提供了适宜的压强环境以满足推力器的放电需求,而净收集量决定了推力器的工质供给条件,进而确定了推力器的比冲需求。净收集量增多,增压....

式中:A为航天器垂直于气流的面积;Cd为阻力系数,由表面材料、温度和外形等因素决定,通常约1.9～2.6,对于如图3所示的多孔管状结构,取系数为2.05。假设迎风受阻面积为1m2,由于航天器所受阻力与多方面因素有关,吸气式航天器为尽可能的减小阻力,整体设计会更趋向狭长的形状。然....

式中:PT为电推力器的功率;ηT为电推力器效率。气体收集装置的收集效率不能太低,否则产生的推力难以平衡大气阻力。根据前文分析,基于现有的技术水平,本文假设总吸气效率为40%,电推力器效率约30%。当迎风受阻面积为1m2时,轨道高度在180～240km下,如图6所示,计算可得,....

本文编号：4012137