脉冲等离子体推力器的英文首字母缩写是
脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster)是2005年公布的航天科学技术名词。
公布时间
2005年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
出处
《航天科学技术名词》第一版。
学术论文
牛禄,王宏伟,杨威 用于微小卫星推进装置的脉冲等离子体推力
器. 《 CNKI;WanFang 》 , 2004
杨乐,李自然,尹乐,吴建军等 脉冲等离子体推力器研究综述. 《 CNKI;WanFang 》 , 2006
钱中,王平阳,杜朝辉 脉冲等离子体推力器羽流三维粒子模拟. 《 宇航学报 》 , 2009
王司宇,刘向阳,杨磊等 基于水推进剂的脉冲等离子体推力器数值模拟. 《 CNKI;WanFang 》 , 2013
侯大立,赵万生,康小明 脉冲等离子体推力器的性能分. 《 CNKI;WanFang 》 , 2008
电火箭发动机是利用电能加速工质,形成高速射流而产生推力的火箭发动机。与化学火箭发动机不同,这种发动机的能源和工质是分开的。电能由飞行器提供,一般由太阳能、核能、化学能经转换装置得到。工质有氢、氮、氩、汞、氨等气体。
电火箭发动机由电源、电源交换器、电源调节器、工质供应系统和电推力器组成。电源和电源交换器供给电能;电源调节器的功用是按预定程序起动发动机,并不断调整电推力器的各种参数,使发动机始终处于规定的工作状态;工质供应系统则是贮存工质和输送工质;电推力器的作用是将电能转换成工质的动能,使其产生高速喷气流而产生推力。
按加速工质的方式不同,电火箭发动机有电热火箭发动机、静电火箭发动机和电磁火箭发动机的三种类型。电热火箭发动机利用电能加热(电阻加热或电弧加热)工质(氢、胺、肼等),使其气化;经喷管膨胀加速后,由喷口排出而产生推力。静电火箭发动机的工质(汞、铯、氢等)从贮箱输入电离室被电离成离子,然后在电极的静电场作用下加速成高速离子流而产生推力。电磁火箭发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流,形成推力。电火箭发动机具有极高的比冲(700-2500秒)、极长的寿命(可重复起动上万次、累计工作可达上万小时)。但产生的推力小于100N。这种发动机仅适用于航天器的姿态控制、位置保持等。 裂变类:裂变类火箭发动机其本质是将核反应堆小型化,并安置在火箭上。核火箭发动机用核燃料作能源,用液氢、液氦、液氨等作工质。核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。在核反应堆中,核能转变成热能以加热工质,被加热的工质经喷管膨胀加速后,以6500~11000米/秒的速度从喷口排出而产生推力。核火箭发动机的比冲高(250-1000秒)寿命长,但技术复杂,只适用于长期工作的航天器。这种发动机由于核辐射防护、排气污染、反应堆控制,以及高效热能交换器的设计等问题未能解决,至今仍处于试验之中。此外,太阳加热式和光子火箭发动机尚处于理论探索阶段。
聚变类:聚变核火箭发动机被认为是最有潜力实现太阳系内飞行的火箭发动机,其原理和化学火箭类似,只是将燃料变成了氢的同位素氘,氚和氦等三种,利用核聚变反应所释放的巨大能量来推动火箭,相比化学火箭高出几个数量级。
由于聚变核反应所产生的物质是中子,质子和氦等,因此无法在地球大气层内使用,但宇宙空间中本身就充满了各种辐射,因此在太空使用并无不妥。核聚变火箭发动机最主要需要解决的问题是点火和燃料室的耐高温材料(反应室温度高达几千万至上亿摄氏度)两个问题,尚在理论探索阶段。
作用是分解并离子化。
带电粒子在强电场作用下分别向两极加速,同时与推进剂表面及在粒子之间频繁碰撞,使推进剂表面烧蚀,然后分解并离子化。
带电粒子以不同方向进入磁场,运动性质将会不一样。
近些年,我国航天技术取得了众多突破性成就,比如中国天宫空间站、嫦娥系列探月计划、祝融号探火计划等等,标志我国的航天领域已经突破很多关键性技术。就在嫦娥五号将月壤成功从月球带回地球的时候,不少网友表示:何时我们能将宇航员送上月球,安全返回呢?
通过嫦娥五号登月和携带月壤返回地球这一个完整的流程来看,实际上就是将人换成了一个探月的机器,但是如果要想实现送人上月球,其难度是非常大的。
其中,最重要的那就是火箭推力,载人航天与传统的人造卫星上天完全不是一回事,因为人类上天,必须保证人类的正常生活,需要携带大量的设备。若想实现载人登月,目前我国的运载火箭的推力是远远不够的。
近日,由航天 科技 集团五院 510 所研制的大功率霍尔电推进技术获得重大突破,标志着我国在大功率电推进技术领域内,百千瓦级霍尔推力器性能达到国际先进水平。
所谓的百千万级霍尔推力器,实际就是指霍尔推力器的推力等级可以达到百千万级别。那么什么是霍尔推力器呢?
官方解读的霍尔推力器,又被称之为霍尔效应推力器,在推力器中推力剂被电场加速,其中霍尔推力器将电子约束在磁场中,利用电子电离推力剂,加速粒子产生推力,并中和羽流中的离子。
听起来似乎有点深奥,并且十分地绕,实际上霍尔推力器就是一种先进的电推进装置,合理地利用电场等其他条件。由于宇宙中含有大量的太阳能,相较于传统的燃料的推力器,电推进装置具有非常重要的意义。
霍尔推力发动机被广泛的应用在卫星位置保持和姿态控制领域,因为人造卫星的结构相对简单,由于距离地球较远,携带燃料是不可能实现长久工作的。霍尔推力器由于其结构简单,高比冲(在 10³s 数量级上)、高效率(可达 60% 以上)等优点成为人造卫星的首选。
不少科学家认为,霍尔推力器在未来是人类空间飞行器的首选推力装置。因此,我国航天动力领域,投入大量的时间和精力设计大功率电推进设备。
大功率霍尔推力器具有哪些优势呢?根据中国航天公布消息,我国此次研发的百千万级的霍尔推力器,具有推功比高、推力大的优势。
经过科研部分的消息称:我国研发百千万级霍尔推力器是目前最接近应用国际主流大功率电推进技术设备,为我国载人登月、空间站等在轨服务的实施,提供关键技术支撑。
我国首台百千万级霍尔推力器详细参数:
在地面试验中,单通道霍尔推力器(HET-450)以 Xe 为工质最大功率到 105 千瓦,最大推力达到 46 牛,以氪为工质最高比冲超过 5100 秒,实现了单通道霍尔推力器比肩美国多通道 X3 霍尔推力器(最大功率 102 千瓦,最大推力 54 牛)的技术水平。
近些年,我国十分注重自主研发,自主知识产权等的设计理念,其主要目的就是,在关键技术领域上,不要被西方国家卡脖子,威胁我国航天事业的发展。
因此,我国此次公布的HET-450霍尔电推力器(百千万级霍尔推力器)的研发,对于我国来说意义十分重大。
设计团队通过多年的不懈努力,解决了10余项国际公认的技术难题,成功实现了我国首台百千万级霍尔推力器的成功。并且有望实现在大功率霍尔电推进技术领域的弯道超过和国际引领。
为什么要把关键技术做到国际引领呢?实际上这个容易理解,掌握关键技术的引领成为行业的标杆,在关键技术领域具有绝对的话语权。
总之,我国成功研发百千万级霍尔推力器具有里程碑意义,加快推动我国载人登月等载人航天任务的快速发展。为中国航天,加油!
现代火箭发动机主要分固体推进剂和液体推进剂发动机。所谓“推进剂”就是燃料(燃烧剂)加氧化剂的合称。
一、固体火箭发动机
固体火箭发动机为使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体推进剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体(中空部分为燃烧面,其横截面形状有圆形、星形等)。药柱置于燃烧室(一般即为发动机壳体)中。在推进剂燃烧时,燃烧室须承受2500~3500度的高温和102~2×107帕的高压力,所以须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造,并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。
点火装置用于点燃药柱,通常由电发火管和火药盒(装黑火药或烟火剂)组成。通电后由电热丝点燃黑火药,再由黑火药点火燃药拄。
喷管除使燃气膨胀加速产生推力外,为了控制推力方向,常与推力向量控制系统组成喷管组件。该系统能改变燃气喷射角度,从而实现推力方向的改变。
药柱燃烧完毕,发动机便停止工作。
固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较,具有结构简单,推进剂密度大,推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺点是“比冲”小(也叫比推力,是发动机推力与每秒消耗推进剂重量的比值,单位为秒)。固体火箭发动机比冲在250~300秒,工作时间短,加速度大导致推力不易控制,重复起动困难,从而不利于载人飞行。
固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。
二、液体火箭发动机
液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。
液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。
推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成,见图。推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化,蒸发,混合和燃烧等过成生成燃烧产物,以高速(2500一5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。燃烧室内压力可达2O0大气压(约20OMPa)、温度300O~4000℃,故需要冷却。
推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按输送方式不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统是利用高压气体经减压器减压后(氧化剂、燃烧剂的流量是靠减压器调定的压力控制)进入氧化剂、燃烧剂贮箱,将其分别挤压到燃烧室中。挤压式供应系统只用于小推力发动机。大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂。
发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。工作程序包括发动机起动、工作。关机三个阶段,这一过程是按预定程序自动进行的。工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。
液体火箭发动机的优点是比冲高(25O~5OO秒),推力范围大(单台推力在1克力~700吨力)、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。
三、其他能源的火箭发动机
(一)电火箭发动机
电火箭发动机是利用电能加速工质,形成高速射流而产生推力的火箭发动机。与化学火箭发动机不同,这种发动机的能源和工质是分开的。电能由飞行器提供,一般由太阳能、核能、化学能经转换装置得到。工质有氢、氮、氩、汞、氨等气体。
电火箭发动机由电源、电源交换器、电源调节器、工质供应系统和电推力器组成。电源和电源交换器供给电能;电源调节器的功用是按预定程序起动发动机,并不断调整电推力器的各种参数,使发动机始终处于规定的工作状态;工质供应系统则是贮存工质和输送工质;电推力器的作用是将电能转换成工质的动能,使其产生高速喷气流而产生推力。
按加速工质的方式不同,电火箭发动机有电热火箭发动机、静电火箭发动机和电磁火箭发动机的三种类型。电热火箭发动机利用电能加热(电阻加热或电弧加热)工质(氢、胺、肼等),使其气化;经喷管膨胀加速后,由喷口排出而产生推力。静电火箭发动机的工质(汞、铯、氢等)从贮箱输入电离室被电离成离子,然后在电极的静电场作用下加速成高速离子流而产生推力。电磁火箭发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流,形成推力。电火箭发动机具有极高的比冲(70O~250O秒)、极长的寿命(可重复起动上万次、累计工作可达上万小时)。但产生的推力小于10ON。这种发动机仅适用于航天器的姿态控制、位置保持等。
(二)核火箭发动机
核火箭发动机用核燃料作能源,用液氢、液氦、液氨等作工质。核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。在核反应堆中,核能转变成热能以加热工质,被加热的工质经喷管膨胀加速后,以6500~1100O米/秒的速度从喷口排出而产生推力。核火箭发动机的比冲高(250~1000秒)寿命长,但技术复杂,只适用于长期工作的航天器。这种发动机由于核辐射防护、排气污染、反应堆控制,以及高效热能交换器的设计等问题未能解决,至今仍处于试验之中。此外,太阳加热式和光子火箭发动机尚处于理论探索阶段。
《科学》五上复习资料
第一单元:生物与环境
1、种子发芽需要一定的条件:(适宜的温度)、(一定的水分)、(充足的空气)。
2、植物的生长需要(阳光)、(空气)、(水)、(温度)、(养分)、(空间)等。
3、动物生活需要一定的环境条件,如(空气)、(水)、(空间)和(食物)等。
4、生物之间像链环一样的食物关系,称为(食物链 )。食物链中能自己制造食物的叫做(生产者 ),直接或间接消费别人制造的食物的生物叫(消费者)。食物链通常是从(绿色植物)开始,到凶猛的(肉食动物)终止。由多条食物链组成的网状结构,叫做(食物网 )。
5、生物与生物之间是(相互依赖)、(相互作用)、(相互影响)的;如果一种生物的灭绝了,就会影响其他多种生物的生存,因而保护一种生物,也就是保护了许多种生物;生物的生存除了需要一定的自然条件外,它们彼此之间是(相互依赖)、(相互影响)的。
6、自然界是某一区域生存的生物形成一个平衡和谐的整体,叫做(生物群落)。
7、像池塘里的这些(生物)和(非生物)这样,(相互作用)、(相互依存),形成一个密不可分的整体,我们可以把它们看成一个(生态系统)。
8、我们常常做对比实验,它需要有两组实验数据,分别是(实验组)和(对照组)。我们在做对比实验时,只允许改变(一个条件),其余条件都不改变。
9、会根据要求正确写出食物链
问题:1、如果在草原上过度的放牧,将会发生什么现象?为什么?
2、在“水稻 田鼠 蛇 老鹰”这条食物链中,蛇遭到了大量的捕杀,你推测一下这条食物中的其他三者会出现什么的变化?为什么?
第二单元:光
1、像电灯这样可以自己发光并正在发光的物体叫做(光源)。
2、影子产生的条件是(光源、挡光物和屏)。一天中阳光下铅笔影子的(长短)、(方向)都要发生变化。一天中影子最长的时间是(早晨和傍晚),最短的时候是(中午)
3、光是直线传播的,太阳光以(每秒约30万千米)的速度传播。太阳离地球的距离为(15亿)千米,从太阳发出的光到达地球约需要(8分钟)。挡光物会有影子因为光是(直线传播)的。
4、光碰到镜面改变了传播方向,( 被反射回去)这种现象叫做(光的反射),也叫(反光 )。反射的光也是沿( 直线 )传播的。在生活中人们对光的反射的运用的例子有( 汽车反光镜 )、(医生用的额镜 )、(潜望镜 )等。
5、许多光源在发光的时候也在发热。太阳是地球最大的(光 )源和(热 )源。人们发现(凸透镜)和(凹面镜) 能把光线会聚起来,形成(强光和高温)。
6、物体的吸热本领与(物体的颜色 )、(表面粗糙程度)以及( 阳光的照射角度)有关。不同颜色的纸,吸热的本领(不同 );(深)色物体吸热快。
7、太阳能是一种(清洁)、(节能)、(安全)的能源。
8、从不同的侧面照射得到物体的影子叫做(投影)。
9、深色的物体(吸热)的本领强,(反光)能力弱,浅色的物体(吸热)的本领弱,(反光)能力强。
问题:1、你能想办法证明光是直线传播的吗?
2、请你设计并制作一个简易的太阳能热水器。(要求:写出所用材料和简单步骤或者画出简单示意图)
第三单元:地球表面极其变化
1、地球的从内到外可以分成(地核)、(地幔 )、(地壳 )三部分,绝大部分地震发生在(地壳)内。火山活动与(地幔)和(地壳)运动有关。
(地震)和(火山)是地球(内部运动)引起的。地球内部运动使地表形态发生不断的变化,这种变化有时表现出来是很猛烈的,有时出表现为极其缓慢的变化。
2、由于受(水)、(大气)、(气温)或(动植物)的作用,岩石破碎,这种现象叫(风化)。风化作用会改变地球上的地形地貌,但这种变化是在缓慢的过程中进行的。风化作用和生物的作用会是岩石最终变成土壤。
3、土壤是(小石子)、(沙)、(黏土)、(腐殖质)、(水)和(空气)等物质的混合物。其中,(腐殖质)和(盐分)是植物生长必需的营养元素。(腐殖质)是动植物腐烂时产生的黑色物质,能使土壤变得肥沃。
4、地球表面有(高原)、(高山)、(盆地)、(平原)、(河流)等各种各样的地形地貌。地球表面是高低起伏、崎岖不平的。
5、峰峦高耸,地势崎岖的是(高山),海拔不高,山顶浑圆的是(山丘 ),低平而宽广的是(平原),周围有山地、高原环绕,中间地势较低的是(盆地 )。
6、在地形图上绿色往往表示的是(平原 ),蓝色表示的是(海洋或湖泊)。
7、根据颗粒大小可以把土壤的微粒分类,最大的是(沙砾),其次是(沙),接着是(粉沙),最小的土壤微粒是(黏土)。水流动时能携带土壤微粒跟着一起运动,当水流静止下来时,携带的物质也会沉积下来。一般来说,重的颗粒先沉积,轻的颗粒后沉积。
8、影响侵蚀的因素有(土地坡度的大小)、(植物的覆盖程度)、(降雨量的大小)等。保护森林退耕可以减少土地的侵蚀。
10、雨水和径流会把泥土带走,使土地受到侵蚀。(河流)也是流水侵蚀土地而形成的。
11、在河流对土地的侵蚀和沉积过程中,上游河床往往布满了(大石头),中游河床堆积了很多的(鹅卵石),下游河床堆满(细沙)。
12、自然的力量能引起土地侵蚀和沉积是除了流水以外,还有(风)、(冰川)、(海浪)等。
13、把土壤放入水中,发现水中有气泡,说明土壤中含有(空气)。搅拌后,让它慢慢沉淀,发现泥土中颗粒大的沉降速度越(快)。把沉积物的上层抹在手上,感觉很细腻,那是(黏土)。
15、侵蚀和沉积每时每刻都在发生。在河流的中上游流水作用以(侵蚀)为主,将高山切割成峡谷。在下游以(沉积)为主,在大江、大河的下游和入海口的地形往往是(平原)。河流的侵蚀和沉积作用,形成了许多不同的地形地貌。
问题:1、你是怎样验证“温度对岩石有破坏作用”这个猜想的?请你简单地写出实验过程和实验结果。
2、地球表面有各种各样的地形地貌,你能说说他们是怎么形成的吗?
第四单元:运动和力
1、当我们用手提某种物体时,都会感受到物体对手有一个(向下)的力, 这个力就是(重力)。重力是物体由于地球吸引而受到的向下的拉力。
2、一定的拉力能够使静止的小车运动起来,拉力越大,小车运动得越快。
3、橡皮筋在外力的作用下形状容易改变,在形状改变时会产生一个要恢复原来形状的力,叫做(弹力)。 生活中,利用弹力的例子有(衣裤松紧带)、(弓箭)、(拉力器)、(弹簧)等。
4、橡皮筋在车轴上缠绕的方向与小车行驶的方向是(相反)的。橡皮筋在车轴上缠绕的圈数(越多),小车行驶的距离(越长)。
5、气球里的气体喷出时,会产生一个和喷出方向相反的(推力),这个力叫做(反冲力)。
生活中,利用反冲力的例子有(喷气式飞机)、(火箭)、(烟花)(爆竹)、(鞭炮)等。
6、要使静止的物体运动起来,必须对物体(施加动力);要使物体运动得更快,必须对物体(施加更大的动力);要使运动的物体停止运动,必须对物体(停止施加动力)。
7、力有(大小)和(方向),力的大小是可以测量的。人们在生活中习惯用(克)、(千克)来表示重力和其他力的大小。科学技术上统一规定用(牛顿)作力的单位,简称(牛),用字母(N)表示1牛≈100克力
8、弹簧测力计是利用弹簧“受力大,伸长长”的特征制成的。
9、物体在运动时,会受到接触面给它的一个阻碍运动的力,这个力叫做(摩擦力)。摩擦力的大小与(接触面的光滑程度)、(物体的重量)、(接触面的大小)、(运动的方式:滚动还是滑动)等因素有关。
10、物体间接触面光滑,摩擦力(小),物体间接触面粗糙,摩擦力(大)
物体重,运动时的摩擦力(大),物体轻,运动时的摩擦力(小)
滚动摩擦力要(小),滑动摩擦力要(大)
11、拉力(越大),小车速度(越快),拉力(越小),小车速度(越慢)。
12、物体运动有不同形式:如(滑动)、(滚动)。运动的快慢是可以测量和比较的。
13、运动物体失去动力后自己会停止下来,是因为受到了(摩擦力)的作用。
14、滚珠轴承是一种将(滑动转变为滚动)的装置。
15、摩擦力对我们有时是有用的,有时是有害的。工作时有时需要增大摩擦力,有时需要减少摩擦力。
16、常有的力有:(重力)、(弹力)、(反冲力)和(摩擦力)。
17、技术设计具有一定的(程序)。
Hall thrusters were studied independently in the US and theUSSRin the 1950s and 1960s However, the Hall thruster was only developed into an efficient propulsion device in the former Soviet Union, whereas in the US, scientists focused instead on developing griddedion thrusters
霍尔推力器研究曾在美国和前苏联独立开展,分别起始于1950年代和1960年代。但是,只在苏联这项研究产生了高效的推进装置,而美国科学家则转为研究离子推力器 。
Two types of Hall thrusters were developed in the Soviet Union: thrusters with wide acceleration zone, SPT (Russian:СПД,стационарный плазменный двигатель; English:SPT,Stationary Plasma Thruster) atDesign Bureau Fakel thrusters with narrow acceleration zone, DAS (Russian:ДАС,двигатель с анодным слоем; English:TAL,Thruster with Anode Layer), at theCentral Research Institute for Machine Building(TsNIIMASH) 前苏联发展了两类霍尔推力器: 宽加速区的稳态等离子体推力器SPT,Fakel设计局研制。 窄加速区的阳极层推力器TAL,中央机械研究院研制。
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