一种电推进航天器羽流参数检测装置的制造方法_2

文档序号:9283287阅读:来源:国知局
装板的径向截面与电推力器4所在垂直于安装板的径向截面相互平行,且两个径向截面之间的距离大于100cm。
[0037]进一步的,两个电推力器多参数诊断设备(3、6)均包括:试验支架21、朗缪尔探针LP22、阻滞势分析仪RPA23、石英晶体微量天平QCM25 ;
[0038]试验支架21为实体箱,实体箱的顶面设有沉孔27,石英晶体微量天平QCM25安装于沉孔27内,朗缪尔探针LP22、阻滞势分析仪RPA23安装于实体箱的顶面上,朗缪尔探针LP22的球心、阻滞势分析仪RPA23的中心和石英晶体微量天平QCM25的中心均投影到实体箱的顶面上,则满足:朗缪尔探针LP22与阻滞势分析仪RPA23的直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度;朗缪尔探针LP22与石英晶体微量天平QCM25的直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度;阻滞势分析仪RPA23与石英晶体微量天平QCM25的直线最小距离大于被测量等离子体德拜长度。空间上的一种安装方式如图4和图5所示,实体箱的高度为36mm,实体箱内设有底面为55mm X 55mm、高度为36mm的沉孔27,用于安装石英晶体微量天平QCM25。在实体箱顶面上安装LP安装台26和RPA安装台24,分别用于安装朗缪尔探针LP22和阻滞势分析仪RPA23。且LP安装台26和安装朗缪尔探针LP22的最高高度为126±1。RPA安装台24的底面与顶面相切,且顶面与底面之间的夹角为30度,顶面与底面的最大高度为27.5mmο效果较好的,在石英晶体微量天平QCM25底面设置70mmX 70mm的热接触面,用于石英晶体微量天平QCM25的散热。
[0039]其中,LP主要用途是测量电推力器交换电荷产生等离子体羽流参数,包括交换电荷等离子体密度、电子温度、等离子体电位;RPA用于交换电荷等离子体中离子能谱分布;QCM用于推力器交换电荷等离子体引发的羽流污染物沉积量。
[0040]效果较好的,朗缪尔探针LP与阻滞势分析仪RPA的直线最小距离大于55mm ;朗缪尔探针LP与石英晶体微量天平QCM的直线最小距离大于55mm ;阻滞势分析仪RPA与石英晶体微量天平QCM的直线最小距离大于55mm。
[0041]所述朗缪尔探针LP的扫描电压为-50?100V或其他适当电压范围;
[0042]所述阻滞势分析仪RPA的阻滞电压为60V或其他适当电压,扫描电压为O?100V或其他适当电压范围;
[0043]所述石英晶体微量天平QCM的本征频率为1MHz、15MHz、20MHz或更高频率;
[0044]所述真空仓2的真空度优于I X 10 3Pa ;
[0045]真空系统一般为无油真空系统,真空栗启动一般按启动冷阱,启动机械栗,启动分子栗的方式进行。
[0046]所述电推力器多参数诊断设备中上位机系统内嵌电推力器多参数诊断软件,可进行人机交互。
[0047]电推力器4为氙离子发动机4。
[0048]效果较好的,朗缪尔探针LP为空心球形朗缪尔探针,且带有清洗组件,如图2所示,该清洗组件包括:卤灯11、卤灯陶瓷托架12、卤灯供电电缆14、陶瓷绝缘底座15、空心金属杆16、测温电阻18、测温电阻供电电缆17。
[0049]设空心球形朗缪尔探针19圆心为O点,竖直向上为Z轴,XOY平面过圆心垂直于
OZ轴。
[0050]9盏卤灯11在空心球形朗缪尔探针19内部XOZ平面和YOZ平面内表面按60°角间距均匀安装,OZ轴负向的空心球形朗缪尔探针内表面开有走线口,不安装卤灯。测温电阻18表贴于空心球形朗缪尔探针19内表面。卤灯供电电缆14及测温电阻供电电缆17同样采用多芯单层绝缘屏蔽电缆穿过空心金属杆16分别与卤灯11及测温电阻18连接。空心金属杆16采用真空钎焊固定在陶瓷绝缘底座15的中空体内。卤灯供电电缆14和测温电阻供电电缆17连接计算机7。
[0051]空心球形朗缪尔探针19采用上下半球设计,便于维修和安装。半球材料采用低密度高强度钛合金。半球内表面凸台13采用整体掏铣工艺与半球体内表面成为一体,用于安装卤灯陶瓷托架12,卤灯陶瓷托架12通过螺钉113固定在凸台13上。卤灯托架采用陶瓷材料主要是保证卤灯与朗缪尔球形探头之间的高度绝缘,防止卤灯漏电流对朗缪尔探针等离子体收集电流的影响,另外,这种托架凸台安装方式保证了卤灯的稳固性。
[0052]如图3所示,卤灯陶瓷托架12采用圆形法兰设计,法兰接口与空心球形朗缪尔探针19半球内表面的凸台13接口尺寸一致。正金属电极111和负金属电极112通过真空钎焊固定在卤灯陶瓷托架12内部,卤灯陶瓷托架12侧面开设穿线孔110,卤灯供电电缆14从穿线孔110进入,卤灯供电电缆14内的供电正极和负极分别与卤灯陶瓷托架12内部的正金属电极111和负金属电极112连接。这种设计方法能够避免卤灯供电电缆与朗缪尔探针球形内表面直接接触,防止卤灯供电电缆的导线发生破损时因导线漏电流对朗缪尔探针等离子体收集电流的影响。
[0053]正金属电极111为圆铜片结构,通过真空钎焊紧贴在陶瓷托架底部内表面;负金属电极112为筒状薄铜片结构,通过真空钎焊紧贴在陶瓷托架侧壁内表面,这种陶瓷托架结构设计可以保证与商用卤灯接口良好兼容。
[0054]空心球形朗缪尔探针19与空心金属杆16通过电子束焊固定连接,球形部分与枝干连接处采用弧形过渡,保证良好机械强度,弧形过渡与陶瓷绝缘底座15的圆形上开口紧密贴合;空心球形朗缪尔探针19内部的OZ轴负向开设的走线口,其边缘有弧形过渡,以免对供电电缆造成损失。
[0055]卤灯供电电缆14和测温电阻供电电缆17在空心金属杆16内部均是集束的,电缆通过空心球形朗缪尔探针19底部的走线口进入探针内部后,于探针内表面底部分束,以便实现对每盏卤灯进行供电或对测温电阻供电及信号采集。
[0056]本实施例中,卤灯供电电缆采用2组10芯电缆给19盏卤灯供电,分束后的每2根导线用于给每盏卤灯;测温电阻供电电缆采用I组4芯电缆,分束后的2根导线给温电阻供电,另外2根用于温度信号采集。
[0057]空心球形朗缪尔探针19内部的导线用硅胶固定在球内表面,以增强力学性能。
[0058]为了提高检测精度,测温电阻18为2个以上,均匀表贴于空心球形朗缪尔探针19内表面,那么计算机采集温度后进行平均即可。
[0059]卤灯11可以选择功率为“12¥,61”、“121,91”或“12¥,121”的卤灯,有效增强了探针表面污染物清洗能力。
[0060]计算机通过控制测温电路模块和卤灯供电模块实现清洗。其中,
[0061]测温电路模块在接收到计算机的测温指令后,向测温电阻18供电,从测温电阻18采集温度数据。
[0062]卤灯供电模块在接收到计算机的清洗指令后,向卤灯11进行供电加热;并从测温电路模块读取温度数据,当根据温度数据判定空心球形朗缪尔探针19表面温度达到设定加温温度K时,继续加热一段冗余时间T,然后停止加热,清洗完毕;所述加温温度K取值范围为300°C?400°C;冗余时间T取值范围为20秒?300秒。在较佳实施例中,将加温温度K取为350°C,如果球形探针表面温度超350°C,继续加热30秒,则停止加热。
[0063]本发明采用多点分布式法卤灯加热清洗、测温电阻控制加热温度、单层绝缘屏蔽电缆供电、绝缘陶瓷支架固定、导线乳胶固定等方法,有效克服了探针表面污染物清洗不彻底、加热效率低、抗力学性能差的问题。
[0064]本发明的电推进航天器羽流参数检测方法,其包括下列步骤:
[0065](I)安装电推进航天器羽流参数检测装置的各个结构,通过真空仓观察窗I观察实验设备状态;
[0066](2)启动真空抽气系统9,使真空仓2工作在分子流工作状态;效果较好的,满足真空仓2的真空度优于I X 10 3Pa,通过真空仓观察窗I观察实验设备状态;
[0067](3)真空系统的真空度优于I X 10 3Pa后30分钟后,启动计算机7的石英晶体微量天平污染监测系统,并调整石英晶体微量天平的零点;
[0068](4)石英晶体微量天平稳定工作30分钟以上后,开启供气瓶11,利用点火控制柜8控制电推力器4点火,使其喷射等离子体,等离子体溅射产生污染物;
[0069](5)电推力器4持续点火保持30分钟以上后,启动计算机7的在线原位监测朗缪尔探针设备,获取朗缪尔探针LP的I一V曲线;
[0070](6)启动计算机7的在线原位监测阻滞势分析仪设备,获取阻滞势分析仪RPA的I 一V曲线;
[0071](7)通过计算机7的石英晶体微量
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