基于空心阴极的空间等离子体放电调节研究开题报告
2020-04-16 13:38:13
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）1.1.课题来源
由于长寿命、大推力深空任务需求的增加，高功率霍尔推进器引起了人们的极大兴趣。霍尔推进器提供了特定脉冲与推力之间的最佳平衡，以及相对于其他电推进技术的较低功率推进比[1]。下一代的霍尔推进器将配备空心阴极到高功率应用方面，来提供高的放电电流和长寿命[2]。作为离子推进器和霍尔推进器中的串联组件，空心阴极可谓是电推进器的“心脏”，需要在轨工作上万小时，并完成上万次的开关启动，其电子发射能力的衰减或者不启动都意味着整个推进系统的彻底失效，因此空心阴极长寿命是其在轨应用的关键[3,4]。钡钨阴极（多孔钨浸渍4bao cao al2o3）和lab6阴极是当前应用的主流。相较于传统的钡钨阴极，lab6由于其低功函、richard函数大、对污染物敏感度低的特点，美国、欧洲、日本等航天大国均对其进行了理论与应用研究。
本项目针对10kw级霍尔推进器，拟采用15-25a的lab6空心阴极，通过改变发射体、钨顶、触持极关键参数评估并优化阴极放电特性。
2. 研究的基本内容与方案
2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
2.1.研究目标
针对十千瓦量级霍尔电推进，开展空心阴极放电特性优化研究，通过对比发射体材料和改变关键参数尺寸（节流孔径、供气流量等），实现空心阴极宽范围、低能耗、长寿命工作。开展空心阴极羽流区振荡特性分析，实现通过结构和供气优化，来降低额定工况内电离型振荡幅值。
3. 研究计划与安排
3.进度安排
| 序号 | 阶段及内容 | 时间 | 完成形式 |
| 1 | 完成英文翻译，文献阅读，资料查阅，撰写开题报告 | 3月1日-3月13日 | 开题报告 |
| 2 | 进行“更换发射体对空心阴极放电特性”部分的实验 | 3月14日-3月31日 | 实验结果 |
| 3 | 进行“改变节流孔径对等离子体分布特性的影响”部分的实验，学习建模软件 | 4月1日-4月15日 | 实验结果，分析模型，阶段性报告 |
| 4 | 进行“供气流量对羽流区等离子体振荡的影响” | 4月16日-4月30日 | 整理实验结果，并学习COMSOL软件进行对热场和等离子体的分析 |
| 5 | 撰写毕业论文 | 5月1日-5月30日 | 毕业论文，准备答辩 |
4. 参考文献（12篇以上）
4.阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）
1. daniela pedrini, riccardo albertoni, fabrizio paganucci and mariano andrenucci. development of a lab6 cathode for high-power hall thrusters[c]. joint conference of 30th international symposium on space technology and science, 34th international electric propulsion conference and 6th nano-satellite symposium, 2015.
2. dan m.goebel and james e.polk. lanthanum hexaboride hollow cathode for the asteroid redirect robotic mission 12.5kw hall thruster[c]. pasadena, ca, usa:jet propulsion laboratory, california institute of technology, 2015.
