脉冲等离子体推进理论和关键技术

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作者: , , [澳] (W.Y.L.Ling)
出版社: 科学出版社
2020-07
版次: 1
ISBN: 9787030651006
定价: 150.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 231页
分类: 工程技术
  • 脉冲等离子体推力器具有系统结构简单、推力精度高、比冲高、可靠性高和运行功率低等特点,非常适合应用于近年发展势头迅猛的微小卫星。研发高效能脉冲等离子体推力器对于提高微小卫星机动能力、控制精度和在轨时间具有重要意义。《脉冲等离子体推进理论和关键技术》参考国内外脉冲等离子体推进技术的研究成果和应用情况,全面阐述了脉冲等离子体推力器的基本理论、设计方法和关键技术等,对我国脉冲等离子体推进技术的发展和应用有所帮助。 目录 
    丛书序 
    前言 
    第1章 绪论 
    1.1 脉冲等离子体推力器的研究背景 001 
    1.2 脉冲等离子体推力器的基本原理 002 
    1.2.1 脉冲等离子体推力器的基本原理 002 
    1.2.2 脉冲等离子体推力器的优缺点 004 
    1.3 国内外的研究现状及发展趋势 005 
    1.3.1 脉冲等离子体推力器应用及样机研制概况 005 
    1.3.2 国内外实验研究成果及分析 011 
    1.3.3 国内外数值仿真研究成果及分析 013 
    参考文献 016 
    第2章 脉冲等离子体推力器的构成及实验测试 
    2.1 脉冲等离子体推力器实验样机设计 022 
    2.1.1 推进剂和供给系统 023 
    2.1.2 储能电容器 023 
    2.1.3 点火系统 023 
    2.1.4 放电电极 025 
    2.1.5 传输、连接和绝缘部件 025 
    2.2 测试系统 026 
    2.2.1 放电参数测量系统 026 
    2.2.2 推力器性能参数测试 027 
    2.2.3 等离子体特性参数测试 033 
    2.2.4 脉冲等离子体推力器典型设计及实验测试 041 
    参考文献 042 
    第3章 脉冲等离子体推力器的数学模型 
    3.1 经典弹丸模型 044 
    3.1.1 动力学模型的建立 044 
    3.1.2 模型的验证与分析 049 
    3.2 改进弹丸模型 051 
    3.2.1 动力学模型的建立 051 
    3.2.2 烧蚀质量模型的建立 053 
    3.3 多电流片模型 056 
    3.3.1 多电流片模型的建立 056 
    3.3.2 模型的验证与分析 062 
    3.4 磁流体MHD模型 063 
    3.4.1 PTFE推进剂MHD模型 063 
    3.4.2 水推进剂MHD模型 077 
    参考文献 086 
    第4章 脉冲等离子体推力器的固体推进剂PTFE特性研究 
    4.1 PTFE热化反应及其高温等离子体系的热物性分析 088 
    4.1.1 可能存在的烧蚀组分和化学反应方程 088 
    4.1.2 PTFE中性烧蚀组分计算 091 
    4.1.3 PTFE高温等离子体组分及热物性计算 094 
    4.2 PTFE的TGDSC测试 103 
    4.2.1 TGDSC简介 103 
    4.2.2 测试结果与分析 104 
    4.3 脉冲等离子体推力器辐射机制及工作过程仿真研究 107 
    4.3.1 热等离子体辐射机制分析 107 
    4.3.2 热等离子体辐射计算 108 
    4.3.3 计算结果及分析 109 
    参考文献 114 
    第5章 脉冲等离子体推力器固体推进剂PTFE烧蚀过程 
    5.1 PTFE烧蚀边界层的物理模型 116 
    5.1.1 PTFE烧蚀边界层概述 116 
    5.1.2 经典的烧蚀边界层模型 117 
    5.1.3 基于双峰速度分布函数的KB模型 118 
    5.2 不同模型下克努森层参数跳跃关系的对比与分析 125 
    5.3 烧蚀边界层外边界速度的理论分析及其对烧蚀特性的作用机制 129 
    5.3.1 不同等离子体层加速机制下烧蚀边界层外边界速度的数值研究 131 
    5.3.2 不同等离子体层加速机制下固体聚合物烧蚀蒸发速率的数值研究 134 
    5.4 脉冲等离子体推力器烧蚀工作过程的数值研究 138 
    5.4.1 物理模型 139 
    5.4.2 PPT烧蚀工作过程数值计算 144 
    5.4.3 计算结果与分析 151 
    参考文献 166 
    第6章 脉冲等离子体推力器推进剂的研究 
    6.1 固体推进剂 167 
    6.1.1 聚四氟乙烯(PTFE)167 
    6.1.2 复合推进剂 169 
    6.1.3 热塑性塑料 170 
    6.1.4 其他材料 170 
    6.2 脉冲等离子体推力器的气体推进剂 171 
    6.3 脉冲等离子体推力器的液体推进剂 173 
    6.3.1 液态金属推进剂 173 
    6.3.2 挥发性非金属液体推进剂 174 
    6.3.3 非挥发性非金属液体推进剂 176 
    6.4 未来展望 180 
    参考文献 180 
    第7章 脉冲等离子体推力器点火过程研究 
    7.1 脉冲等离子体推力器点火过程研究问题 183 
    7.1.1 研究方案设定 183 
    7.1.2 点火过程实验结果分析 184 
    7.2 脉冲等离子体推力器点火过程机制分析 185 
    7.2.1 电极击穿过程的机制 185 
    7.2.2 相关参数对点火过程的影响 191 
    7.2.3 提高PPT放电稳定性的思路 194 
    参考文献 195 
    第8章 脉冲等离子体推力器能量损失体系与分布式放电实验 
    8.1 脉冲等离子体推力器能量损失体系 197 
    8.2 分布式放电脉冲等离子体推力器实验 203 
    8.2.1 分布式放电脉冲等离子体推力器研制背景 203 
    8.2.2 分布式放电脉冲等离子体推力器实验的设计 204 
    8.2.3 分布式放电实验脉冲等离子体推力器研究结果讨论 205 
    参考文献 209 
    第9章 非平行板构型脉冲等离子体推力器研究 
    9.1 不同极板构型 210 
    9.1.1 扩张型极板脉冲等离子体推力器 210 
    9.1.2 分段阳极型脉冲等离子体推力器 215 
    9.1.3 同轴式脉冲等离子体推力器 220 
    9.2 不同工作原理 224 
    9.2.1 Zpinch型脉冲等离子体推力器 224 
    9.2.2 电热式脉冲等离子体推力器 225 
    9.2.3 吸气式脉冲等离子体推力器例子 228 
    参考文献 230
  • 内容简介:
    脉冲等离子体推力器具有系统结构简单、推力精度高、比冲高、可靠性高和运行功率低等特点,非常适合应用于近年发展势头迅猛的微小卫星。研发高效能脉冲等离子体推力器对于提高微小卫星机动能力、控制精度和在轨时间具有重要意义。《脉冲等离子体推进理论和关键技术》参考国内外脉冲等离子体推进技术的研究成果和应用情况,全面阐述了脉冲等离子体推力器的基本理论、设计方法和关键技术等,对我国脉冲等离子体推进技术的发展和应用有所帮助。
  • 目录:
    目录 
    丛书序 
    前言 
    第1章 绪论 
    1.1 脉冲等离子体推力器的研究背景 001 
    1.2 脉冲等离子体推力器的基本原理 002 
    1.2.1 脉冲等离子体推力器的基本原理 002 
    1.2.2 脉冲等离子体推力器的优缺点 004 
    1.3 国内外的研究现状及发展趋势 005 
    1.3.1 脉冲等离子体推力器应用及样机研制概况 005 
    1.3.2 国内外实验研究成果及分析 011 
    1.3.3 国内外数值仿真研究成果及分析 013 
    参考文献 016 
    第2章 脉冲等离子体推力器的构成及实验测试 
    2.1 脉冲等离子体推力器实验样机设计 022 
    2.1.1 推进剂和供给系统 023 
    2.1.2 储能电容器 023 
    2.1.3 点火系统 023 
    2.1.4 放电电极 025 
    2.1.5 传输、连接和绝缘部件 025 
    2.2 测试系统 026 
    2.2.1 放电参数测量系统 026 
    2.2.2 推力器性能参数测试 027 
    2.2.3 等离子体特性参数测试 033 
    2.2.4 脉冲等离子体推力器典型设计及实验测试 041 
    参考文献 042 
    第3章 脉冲等离子体推力器的数学模型 
    3.1 经典弹丸模型 044 
    3.1.1 动力学模型的建立 044 
    3.1.2 模型的验证与分析 049 
    3.2 改进弹丸模型 051 
    3.2.1 动力学模型的建立 051 
    3.2.2 烧蚀质量模型的建立 053 
    3.3 多电流片模型 056 
    3.3.1 多电流片模型的建立 056 
    3.3.2 模型的验证与分析 062 
    3.4 磁流体MHD模型 063 
    3.4.1 PTFE推进剂MHD模型 063 
    3.4.2 水推进剂MHD模型 077 
    参考文献 086 
    第4章 脉冲等离子体推力器的固体推进剂PTFE特性研究 
    4.1 PTFE热化反应及其高温等离子体系的热物性分析 088 
    4.1.1 可能存在的烧蚀组分和化学反应方程 088 
    4.1.2 PTFE中性烧蚀组分计算 091 
    4.1.3 PTFE高温等离子体组分及热物性计算 094 
    4.2 PTFE的TGDSC测试 103 
    4.2.1 TGDSC简介 103 
    4.2.2 测试结果与分析 104 
    4.3 脉冲等离子体推力器辐射机制及工作过程仿真研究 107 
    4.3.1 热等离子体辐射机制分析 107 
    4.3.2 热等离子体辐射计算 108 
    4.3.3 计算结果及分析 109 
    参考文献 114 
    第5章 脉冲等离子体推力器固体推进剂PTFE烧蚀过程 
    5.1 PTFE烧蚀边界层的物理模型 116 
    5.1.1 PTFE烧蚀边界层概述 116 
    5.1.2 经典的烧蚀边界层模型 117 
    5.1.3 基于双峰速度分布函数的KB模型 118 
    5.2 不同模型下克努森层参数跳跃关系的对比与分析 125 
    5.3 烧蚀边界层外边界速度的理论分析及其对烧蚀特性的作用机制 129 
    5.3.1 不同等离子体层加速机制下烧蚀边界层外边界速度的数值研究 131 
    5.3.2 不同等离子体层加速机制下固体聚合物烧蚀蒸发速率的数值研究 134 
    5.4 脉冲等离子体推力器烧蚀工作过程的数值研究 138 
    5.4.1 物理模型 139 
    5.4.2 PPT烧蚀工作过程数值计算 144 
    5.4.3 计算结果与分析 151 
    参考文献 166 
    第6章 脉冲等离子体推力器推进剂的研究 
    6.1 固体推进剂 167 
    6.1.1 聚四氟乙烯(PTFE)167 
    6.1.2 复合推进剂 169 
    6.1.3 热塑性塑料 170 
    6.1.4 其他材料 170 
    6.2 脉冲等离子体推力器的气体推进剂 171 
    6.3 脉冲等离子体推力器的液体推进剂 173 
    6.3.1 液态金属推进剂 173 
    6.3.2 挥发性非金属液体推进剂 174 
    6.3.3 非挥发性非金属液体推进剂 176 
    6.4 未来展望 180 
    参考文献 180 
    第7章 脉冲等离子体推力器点火过程研究 
    7.1 脉冲等离子体推力器点火过程研究问题 183 
    7.1.1 研究方案设定 183 
    7.1.2 点火过程实验结果分析 184 
    7.2 脉冲等离子体推力器点火过程机制分析 185 
    7.2.1 电极击穿过程的机制 185 
    7.2.2 相关参数对点火过程的影响 191 
    7.2.3 提高PPT放电稳定性的思路 194 
    参考文献 195 
    第8章 脉冲等离子体推力器能量损失体系与分布式放电实验 
    8.1 脉冲等离子体推力器能量损失体系 197 
    8.2 分布式放电脉冲等离子体推力器实验 203 
    8.2.1 分布式放电脉冲等离子体推力器研制背景 203 
    8.2.2 分布式放电脉冲等离子体推力器实验的设计 204 
    8.2.3 分布式放电实验脉冲等离子体推力器研究结果讨论 205 
    参考文献 209 
    第9章 非平行板构型脉冲等离子体推力器研究 
    9.1 不同极板构型 210 
    9.1.1 扩张型极板脉冲等离子体推力器 210 
    9.1.2 分段阳极型脉冲等离子体推力器 215 
    9.1.3 同轴式脉冲等离子体推力器 220 
    9.2 不同工作原理 224 
    9.2.1 Zpinch型脉冲等离子体推力器 224 
    9.2.2 电热式脉冲等离子体推力器 225 
    9.2.3 吸气式脉冲等离子体推力器例子 228 
    参考文献 230
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