霍尔效应推进器

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霍尔效应驱动器或霍尔效应驱动器,是一种离子推进器,其中磁场通过阻止电子到达阳极来提高效率。使用这种类型的离子源,即使输出功率高达100kW,也可以实现高推力效率和长使用寿命。然而,以前用于航天器的发动机只能提供100到1000W的功率,产生10到100mN的推力。 与其他离子发动机一样,氙通常用作支撑质量,其正离子通过电场加速到10至80公里/秒之间的速度。 最初,不同的研究小组尝试了类似的设计,...

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霍尔效应推进器

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霍尔效应驱动器或霍尔效应驱动器,是一种离子推进器,其中磁场通过阻止电子到达阳极来提高效率。 使用这种类型的离子源,即使输出功率高达 100 kW,也可以实现高推力效率和长使用寿命。 然而,以前用于航天器的发动机只能提供 100 到 1000 W 的功率,产生 10 到 100 mN 的推力。

与其他离子发动机一样,氙通常用作支撑质量,其正离子通过电场加速到 10 至 80 公里/秒之间的速度

结构与功能

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最初,不同的研究小组尝试了类似的设计,并为其建立了不同的名称:

  • 具有宽加速通道的驱动器:engl。 固定等离子推进器 (SPT)
  • 在狭窄的加速通道中行驶:engl。 阳极层推进器 (TAL)

两种类型的共同点是一侧开口的环形间隙,在 TAL 的情况下形成一个完全金属的空心阳极。 使用 SPT,阳极被限制在通道底部,而侧壁是陶瓷的,例如来自氮化硼材料的选择对发动机的使用寿命具有决定性意义。 用作支撑物质的气体在通道底部计量加入。 通道被磁铁系统同心包围,磁铁系统通常由线圈构成,但偶尔也会使用永磁体。 磁场大致沿径向穿过通道。

电子从放置在外部的阴极发射。 由于空间电荷,它们主要跟随离子束并将其中和。 一小部分被加速电压拉向阳极。 磁场将它们引导到通道前面和通道中的圆形路径上,从而电子的轨道速度以静电和洛伦兹力相互补偿的方式进行调整(就像在霍尔效应中一样,因此得名引擎)。 电场位于阳极和环绕电子的空间电荷之间。 碰撞电离产生更多的自由电子和离子。 在阳极方向短暂下降后,二次电子具有圆形轨道速度,碰撞电子的能量损失通过阳极方向的漂移来补偿。

霍尔效应推进器

漂移电流相对较低这一事实对于发动机的能量效率很重要。 更高的环电流对于尽可能完全电离支撑质量很重要,因为在真空中操作时,气体密度太低,一些离子无法通过碰撞夹带中性气体。电场使离子轴向加速离开间隙。 由于它们的质量高出数千倍,它们的速度远低于电子,因此它们几乎不会影响磁场。 尽管如此,10至80公里/秒的出口速度远高于传统化学发动机的出口速度。

经过多年的优化,已经实现了推力效率超过50%的飞行模型,这就是使用这些发动机如此具有吸引力的原因。 实验模型已经实现了高达 75% 的效率。

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  2. 结构与功能

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