Hall推力器抗離子濺射陶瓷材料理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Hall推力器具有高效率、高比沖以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，自從1970年成功研制以來，已經(jīng)廣泛用于各種實(shí)際飛行任務(wù)中，成為世界各航天大國電推進(jìn)裝置研究中的熱點(diǎn)。隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)Hall推力器的使用壽命提出了更高的要求，在限制推力器壽命的因素中，通道器壁濺射侵蝕最為嚴(yán)重，已成為影響推力器壽命的最主要因素，并引起研究者的廣泛關(guān)注。
　　本文將圍繞Hall推力器通道器壁材料侵蝕問題展開相應(yīng)的研究工作，重點(diǎn)對(duì)器壁侵蝕的微觀機(jī)制進(jìn)行分析

2、，進(jìn)而對(duì)器壁侵蝕進(jìn)行較全面的基礎(chǔ)性理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　BN陶瓷通道器壁微觀濺射侵蝕機(jī)理分析及測(cè)量方法。首先通過對(duì)BN陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)、材料性能和Hall推力器通道內(nèi)濺射侵蝕機(jī)制分析，確定了Hall推力器的濺射類型。然后依據(jù)前人實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析材料表面束縛能對(duì)通道器壁微觀濺射侵蝕的影響。最后簡單的介紹了一下實(shí)驗(yàn)研究過程所需要使用的光譜測(cè)量系統(tǒng)，以及光譜測(cè)量的基本原理。
　　溫度對(duì)濺射侵蝕速率的影響。通過利用

3、外部加熱源對(duì)壁面加熱來研究壁面溫度對(duì)濺射侵蝕速率影響的實(shí)驗(yàn)，分析Sigmund濺射系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，找出半經(jīng)驗(yàn)公式中的變量與靶材溫度之間的關(guān)系，再從溫度對(duì)靶材表面原子束縛能和靶材內(nèi)部原子熱運(yùn)動(dòng)影響的微觀角度，結(jié)合晶格原子振動(dòng)理論，來分析壁面溫度對(duì)離子濺射侵蝕特性的影響。
　　變組分材料對(duì)壁面濺射侵蝕速率的影響。不同材料的通道壁面有著不同的表面束縛能，不同的表面束縛能影響著材料本身的抗離子濺射能力。本文將通過改變壁面材料的成分進(jìn)

4、行抗濺射能力的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果同使用 SRIM粒子模擬軟件模擬濺射侵蝕的模擬結(jié)果相對(duì)比，由此分析出哪種成分的壁面材料具有較高的抗離子濺射能力。
　　Hall推力器加速通道內(nèi)擇優(yōu)濺射現(xiàn)象的研究。由于濺射產(chǎn)額同靶材的種類有關(guān)，不同元素的濺射產(chǎn)額差別較大，它們被濺射出去的幾率將不同，因此，在多組分靶中存在著擇優(yōu)濺射現(xiàn)象。本文將通過測(cè)量ATON型推力器陶瓷器壁的濺射侵蝕過程，來討論擇優(yōu)濺射對(duì)Hall推力器通道器壁表面組分的影響，進(jìn)而