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摘要设计了三电极结构的同轴型脉冲等离子推进器（PPT）原理样机，进行了放电电压和放电电流的测量，研究了不同的储能电容和不同自耦变压器的电压输入对应的放电电压和电流参数的关系。通过耦合脉冲等离子体推力器（PPT）工作过程描述了电容器放电、推进剂烧蚀过程，建立了推进剂一文非定常传热数学模型，对推进剂在等离子体加热作用下的温度场进行了数值模拟。对数值模拟结果作了相应分析，结果表明，推进剂表面温度梯度较大，等离子体主要加热电离推进剂表面材料,推进剂内部温度随着时间的增加而逐渐增加。10219
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关键词 同轴脉冲等离子推进器 工作过程 数值模拟
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title The Design For The Micro Pulsed Plasma Thruster (PPT) And The Study Of The Propellant Ablation Characteristics
Abstract
The measurement of the discharge properties of the Coaxial pulsed plasma thruster (PPT) is carried out Under different conditions after the design and development for the Coaxial PPT. By way of Coupling the effects in the PPT, the process of the capacitor discharge and propellant ablation are characterized, a one-dimensional time-dependent model for PPT is presented in this paper. Numerical simulation of propellant temperature field is conducted and analyzed in the plasma heating effect. The result exhibits that propellant surface temperature gradient is large, Plasma is mainly heated ionization of the propellant surface material and Propellant internal temperature gradually increased with the increase of time.
Keywords Coaxial Pulsed Plasma Thruster(PPT);Operation process; Numerical simulation
目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1课题的背景和意义 1
1.2国内外研究与发展现状 1
1.3存在的问题及研究方向 3
1.4本文所做的主要工作 3
2 PPT结构设计及实验研究 5
2.1同轴型微PPT选用依据 5
2.2同轴型微PPT的基本原理 5
2.2.1传统的平行板电极PPT的工作原理 5
2.2.2同轴型微PPT的工作原理 6
2.3 三电极结构PPT电极设计 8
2.3.1点火方式 8
2.3.2电极材料 8
2.3.3推进剂 9
2.3.4结构设计 10
2.4放电参数测量装置 12
2.4.1放电电压的测量 12
2.4.2放电电流的测量 13
2.4.3推进剂烧蚀特性的测量 14
3 实验结果及分析 16
3.1放电回路的电流特性 16
3.2储能电容器的电压变化特性 18
3.3不同电容容量下电流波形图 20
4 推进剂传热过程数值计算 22
4.1传热物理模型 22
4.2数学模型 22
4.2.1一文非稳态传热模型 22
4.2.2边界条件 25
4.3计算结果 26
4.3.1烧蚀过程结果与分析 26
4.3.2推进剂温度分布特征 26
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
1 绪论
1.1课题的背景和意义
20世纪80年代，随着微米、纳米技术发展迅速，星上探测器、数据处理和传输设备日趋小型化，出现了质量100 kg～1000 kg的小卫星、10 kg～100 kg的微卫星，甚至更轻的纳卫星、皮卫星和飞卫星。微小卫星具有体积小、质量轻、发射灵活、反应快速、研制周期短，以及功能密度比和性价比高等优点，而且多以星座形式部署，生存能力强、侦察监视范围大、重访周期短，可满足应付突发事件和局部战争的需要，军事上有较大的应用潜力。虽然单颗微小卫星的功能无法与大型卫星相比，但构成星座和网络系统的微小卫星，在通信、信号侦察、照相侦察、导弹预警和气象观测等方面能发挥独特的作用。