[发明专利]推力器羽流参数测量系统、方法及装置

说明书

本申请提供一种推力器羽流参数测量系统、方法及装置。本申请将两根收集探针相对于待测推力器的中轴线对称设置，并将两根收集探针的粒子收集侧面相向设置且与待测推力器的离子喷射口所在的平面垂直。本申请通过扫描电源使两根收集探针之间形成电场，并通过形成的电场对待测推力器产生的离子体羽流进行粒子收集，以提高粒子收集能力及羽流参数测量准确度。本申请通过采集设备采集两个粒子收集侧面之间的电压及电流，并由计算设备根据采集到的与两根收集探针之间的电场存在关联关系的电压与电流计算得到多种羽流参数，以通过得到的各项羽流参数精准地确定出待测推力器的羽流流场特性，为评估推力器性能和保证航天器安全提供数据支持。

技术领域

本申请涉及真空羽流参数测量技术领域，具体而言，涉及一种推力器羽流参数测量系统、方法及装置。

背景技术

随着航天技术的不断发展，电推力器(例如，离子推力器、霍尔推力器)因其具有比冲高、质量小及寿命长等特点，被广泛应用于对航天器的姿态调整及轨道调整，因此准确获取电推力器的各项羽流参数对于评估电推力器性能和保证航天器安全是极为重要的。

目前，行业主流通常基于朗缪尔探针的鞘层对电推力器的离子体羽流进行粒子收集，并根据相应的收集结果来计算该电推力器的羽流参数。但这种测量方式存在粒子收集能力弱、参数测量准确度不高，且仅能测量出电子温度及电子数密度两项羽流参数的问题，无法精准地确定出电推力器的羽流流场特性。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种推力器羽流参数测量系统、方法及装置，其具有粒子收集能力强、羽流参数测量准确度高以及可测羽流参数种类多的特点，能够针对待测推力器精准地确定出其对应的羽流流场特性，为评估推力器性能和保证航天器安全提供数据支持。

就系统而言，本申请实施例提供一种推力器羽流参数测量系统，所述测量系统包括扫描电源、采集设备、计算设备及两根收集探针，其中两根所述收集探针相对于待测推力器的中轴线对称设置，两根所述收集探针各自的粒子收集侧面相向设置并与所述待测推力器的离子喷射口所在的平面垂直；

所述扫描电源的正负极各自连接一根所述收集探针，用于为所述收集探针提供扫描电压，以通过两根所述收集探针之间形成的电场对所述待测推力器产生的离子体羽流进行粒子收集；

所述采集设备与两根所述收集探针连接，用于采集粒子收集过程中的两个所述粒子收集侧面之间的电压及电流；

所述计算设备与所述采集设备连接，用于根据采集到的两个所述粒子收集侧面之间的电压及电流计算得到所述待测推力器所对应的羽流参数，其中所述羽流参数包括电子温度、离子数密度、离子流速及空间电位。

就方法而言，本申请实施例提供一种推力器羽流参数测量方法，所述方法应用于上述推力器羽流参数测量系统中的计算设备，所述方法包括：

实时获取由采集设备采集的两根收集探针在扫描电源的作用下对待测推力器进行粒子收集时的两个粒子收集侧面之间的电压及电流；

根据获取到的两个所述粒子收集侧面之间的电压及电流确定出所述收集探针在粒子收集过程中的伏安特性曲线；

根据所述伏安特性曲线计算由所述待测推力器产生的离子体羽流所对应的电子温度；

根据所述伏安特性曲线及所述收集探针的粒子收集侧面面积计算所述离子体羽流所对应的离子数密度；

根据所述伏安特性曲线计算所述离子体羽流所对应的空间电位；

根据所述离子数密度、所述空间电位、两根所述收集探针之间的侧面间距以及所述粒子收集侧面面积，计算所述离子体羽流所对应的离子流速。

就装置而言，本申请实施例提供一种推力器羽流参数测量装置，所述装置应用于上述推力器羽流参数测量系统中的计算设备，所述装置包括：