上个月中旬,据报道,中国第一台20KW大功率霍尔推力器(推进器)研制成功,推力从毫瓦级跃升至瓦级。
中国20kw大功率霍尔推力器点燃霍尔推力器产品
部分。这是一件令人高兴的事情,但一些媒体已经将这项仍在追赶的技术吹得天下无敌,尤其是一些跨境盲写的大v,影响非常恶劣。
霍尔推力器实际上是一种等离子推力器,也是我们经常听到的所谓“电推力”。它的原理是首先电离气态工作介质,并在强电场的作用下加速离子的喷射。反作用力推动卫星执行姿态调整或轨道转移任务。离子推进器具有低推力和高比冲的特点,广泛应用于空间推进,如航天器姿态控制、位置保持、轨道机动和星际飞行等。
非常科幻的离子推进器
离子推进器和化学推进器各有优缺点化学推进器推力大,但有效载荷小,效率低,成本高。随着卫星寿命的增加,需要越来越多的推进剂来维持轨道,从而挤出卫星的有效载荷重量。然而,电力推进需要更少的工作介质(也可以说具有更长的使用寿命)并且具有高效率。经过长时间的加速,它可以达到极高的速度。这就像乌龟和兔子之间的比赛。虽然电力推进的推力很小,但经过多年加速后,它可以在深空和星际空间之间达到很高的速度。
为什么中国的卫星寿命只有5到6年,而美国、欧洲、俄罗斯和日本的卫星寿命可以超过10年?主要原因是我们的卫星需要化学推进剂来维持它们的轨道,而且它们使用“电力推进”
离子推进器基本上可以分为三种类型:电热、电磁和静电相应的推进器是
1。场效应静电推进器(FEEP)
2。微波电热推进器(MET)
3。arc jet
4。电阻加热发动机(resistant to get)
5。磁性等离子体动力推进器(MPD)
6。脉冲等压推进器(PPT)
7。离子引擎
8。霍尔推力器
离子推力器和霍尔推力器的主要区别是:
在离子推力器的加速网格区,只有离子被加速,尾部喷射离子流产生推力
和霍尔推力器使用无栅极霍尔效应。它可以加速阴极和阳极放电电极之间的电子和离子。电子产生霍尔电流,在电子霍尔电流和电磁铁之间存在安培力霍尔推力器中的等离子体力=电子电场力+电子安培力+离子电场力,所以霍尔推力器的推力较大。
早在20世纪60年代,美国和苏联都认识到霍尔推进器的潜力,两国分别对此进行了研究。但很快美国中止了这项研究,因为他们发现霍尔推力器等离子体的不稳定性无法被抑制,而且从实验中获得的推进效率很低,于是转向离子发动机的研究并获得成功。
苏联坚持研究霍尔推力器,主要原因是苏联不具备精细网格的制造能力,高加速电压下网格寿命影响很大,从而在一定程度上决定了发动机寿命。苏联发现等离子体的稳定性不影响推进性能。1971年,它成功地进行了一次深空测试。1994年,俄罗斯首次将其付诸实践。
霍尔推力器结构图
霍尔推力器原理图
1997,离子推力器系统正式用于商业卫星,1999年首次用作航天器的主推进系统,现在有200多艘航天器使用该推力器系统。
2年5月,日本发射了隼鸟小行星探测器,使用4 (1个备用)10厘米微波电子回旋共振放电离子发动机作为主要推进器。2005年9月,日本到达围绕石川行星的轨道,仅消耗22千克氙推进剂(总共携带65千克)。11月,日本成功着陆这颗恒星并完成采样。他于12月1日离开,但由于化学推进器的故障,他不得不依靠电力推进返回地球。尽管他比预定时间晚3年返回地球,但他展示了离子推进器的卓越性能。
和中国在20世纪70年代中期开始研制电推力器:
| 1986年完成了直径为8厘米的汞离子推力器工程样机,推力为5mN,比冲为2650s,功耗为158瓦直径9厘米的|氙离子推进器原型机于1992年研制成功,推力为10mN,比冲为2980s,功耗为332瓦在年期间,由于苏联的解体和科技信息的泄露,西方于1991年重新开始霍尔推进器的研究。2001年,美国宇航局457米霍尔推进器的功率为50千瓦,推力接近3牛顿美国推力最大的X3霍尔推进器的功率甚至达到了102千瓦。推力为5.4N.
X3霍尔推力器
不同于美国的丰富积累。我国在霍尔推力器研究方面基础薄弱,资金少,任务重。目前我们已经取得了牛(n)级推进器的成功。尽管这是值得称赞的,但与美国、俄罗斯、欧洲和日本相比仍有很大差距。我们希望媒体能正确理解我们的立场,不要为了流量而误导读者