微推进器的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-04 06:38

  本文关键词：微推进器的制备及其性能研究

  更多相关文章： 微推进器 微空心阴极 铁电 电学性能 钟摆

【摘要】：伴随太空探索事业的发展卫星微小化的趋势越来越明显,微推进器作为微小卫星系统的重要动力系统,可实现微小卫星的变轨、姿态控制、空间制动等。传统的微推进器可以分为冷气推进、化学推进、电推进三大类,但是这些系统中大都存在着自重高、效率低、比冲小、精度低、寿命短等缺陷,难以适应微小卫星长期在轨运行的要求。微小等离子体作为一种高浓度等离子体,具有体积小、浓度低、结构简单等优点,本课题结合微小等离子体原理,提出基于微小等离子体的微推进系统,其结构简单,可采用基于MEMS工艺实现批量加工,通过外部激励源,可将反应气体转化为微推力,可满足微小卫星对推进系统的要求。主要研究内容如下：(1)微推进器的结构设计：MHPT是以单晶硅为基底进行湿法刻蚀形成倒金字塔形的空心结构阵列,在倒金字塔形空心结构表面上分别沉积电极和绝缘层构成空心阴极微推进器；FEPT则是以单晶LiNbO3为基底材料,通过溅射等方法沉积电极层,构成铁电阴极微放电器,该放电器与微喷嘴键合一起构成完整FEPT。(2)微推进器的加工工艺：本文中的微推进器都是基于MEMS工艺技术进行加工制作,针对在加工MHPT的制备过程中发现电极碎裂,绝缘层出现裂纹等不合理工艺参数提出优化方案,以制备质量优良的MHPT; FEPT的制作工艺还包括利用飞秒激光器对LiNbO3的结构造型。(3)微推进器的性能测试包括：电学性能测试方面：设计两种微推进器的电学性能测试系统,搭建MHPT的测试平台测得MHPT在直流激励下等离子体放电的电学参数,通过实验研究了MHPT点火启辉特性,还分别研究不同阵列数、不同尺寸、不同压强条件下的放电特性。最后针对MHPT的击穿特性提出一种基于MHPT结构的介质阻挡(DBD)型微推进的优化结构。在推力测试方面：提出一种基于钟摆型的微推力测试装置,对其进行理论建模,得到在不同的阻尼条件下的响应状态曲线,针对该曲线,提出相应的动态补偿滤波器去改善系统的动态性能。
【关键词】：微推进器 微空心阴极 铁电 电学性能 钟摆
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V439
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 研究背景及研究意义12-13
• 1.2 微推进器系统介绍13-14
• 1.3 电激励推进系统研究现状14-19
• 1.3.1 电激励推进系统概述14-16
• 1.3.2 国外电推进系统进展16-19
• 1.3.3 国内电激励推进系统进展19
• 1.4 激光推进系统研究进展19-21
• 1.4.1 激光微推进系统概述19-20
• 1.4.2 激光推进系统国内外研究进展20-21
• 1.5 MEMS微推进系统研究进展21-23
• 1.5.1 MEMS推进技术概述21-22
• 1.5.2 MEMS微推进系统研究进展22-23
• 1.6 研究内容23-24
• 第2章 微推进器设计方案研究24-30
• 2.1 引言24
• 2.2 微推进器放电原理分析24-26
• 2.3 推进器基底材料选择26-28
• 2.4 具体结构方案设计28-29
• 2.4.1 MHPT的结构设计28
• 2.4.2 FEPT的结构设计28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 微推进器制备工艺的研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 MEMS工艺概述30-31
• 3.3 微推进器制备工艺设计31-34
• 3.3.1 MHPT的工艺设计31-32
• 3.3.2 FEPT的工艺设计32-34
• 3.4 微推进器工艺介绍34-43
• 3.4.1 MHPT工艺介绍34-41
• 3.4.2 FEPT 工艺介绍41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 微推进器的电学性能研究44-63
• 4.1 引言44
• 4.2 微推进器性能测试系统介绍44-46
• 4.2.1 MHPT的测试系统设计44-45
• 4.2.2 FEPT测试系统设计45-46
• 4.3 微推进MHPT的性能研究46-52
• 4.3.1 直流放电过程分析46-47
• 4.3.2 MHPT启辉点火过程分析47-49
• 4.3.3 不同阵列数目的放电性能研究49-50
• 4.3.4 MHPT的尺寸与压强分析50-51
• 4.3.5 MHPT击穿特性分析51-52
• 4.4 MHPT的优化仿真分析52-61
• 4.4.1 DBD型微推进器结构原理分析53-54
• 4.4.2 DBD型微推进器仿真模型的建立54-56
• 4.4.3 DBD型微推进器仿真结果分析56-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 微推力器推力的测试63-69
• 5.1 引言63
• 5.2 微推力测试的现状63-64
• 5.3 钟摆型微推力测试的结构设计64-65
• 5.4 微推力测试台理论模型建立65-66
• 5.5 微推力测试台的动态补偿66-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 未来研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 在读期间发表的学术论文75-76
• 致谢76

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张广科;山世华;樊超;;卫星推进剂技术发展趋势概述[A];中国化学会第五届全国化学推进剂学术会议论文集[C];2011年

，

本文编号：789956