低功耗MPT諧振腔改進設(shè)計與實驗研究.pdf

1、微波等離子推力器(MPT-MicrowavePlasmaThruster)是一種新型的在研電推力器，具有很好的發(fā)展前景。在MPT中，微波諧振腔是工質(zhì)吸收與轉(zhuǎn)換微波能量的重要場所，它的功能和化學(xué)推進的燃燒室一樣。因此研制出一個高性能的諧振腔對于整個微波等離子推進系統(tǒng)是至關(guān)重要的。 本文的研究工作是在原有MPT諧振腔的基礎(chǔ)上開展的。原有諧振腔實現(xiàn)了MPT的小型化，使得MPT向工程應(yīng)用研究更邁進了一步。其結(jié)構(gòu)簡單，對電源功率要求不高(

2、≤100W)，微波泄漏小，能夠在地面和真空下點火啟動，并能夠在多種工質(zhì)下工作。從以往的實驗中發(fā)現(xiàn)，原有諧振腔的點火啟動還不是很可靠，工作效率也不夠高，本文主要針對此兩點，首先從集中電容型同軸諧振腔的特點入手，利用傳輸線理論和波導(dǎo)理論對集中電容型同軸諧振腔的電磁場及其等效電路進行分析，對這種諧振腔的能量轉(zhuǎn)換、諧振條件、激勵方式、阻抗匹配和品質(zhì)因數(shù)進行了分析和討論。然后考慮激勵探針以及內(nèi)導(dǎo)體對場分布的影響，利用電磁場理論、微波電路設(shè)計以及機

3、械設(shè)計等方面的知識，對微波諧振腔的結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計計算，包括諧振腔腔體材料的選取、主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定、激勵方式的選擇、激勵裝置的設(shè)計、觀察窗和噴管設(shè)計以及其他一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計，獲得了合理的諧振腔結(jié)構(gòu)形式。 最后分別在地面環(huán)境和真空環(huán)境下對比舊諧振腔進行了點火啟動和效率分析實驗，以此來驗證新諧振腔的性能。實驗表明，對舊諧振腔的所作的改進是有一定成效的，新諧振腔保證了MPT點火啟動的可靠性，在一定程度上提升了MPT諧振腔的能量吸收效率