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[科普资料] 我国的离子电推进技术

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潜艇4809 发表于 2013-6-22 21:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  最近一期<太空探索>杂志刊登文章介绍了我国510所在离子推进技术方面取得的进展,贴出来供大家讨论。
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离子推力器


 楼主| 潜艇4809 发表于 2013-6-22 21:16 | 显示全部楼层
文章全文:
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joki 发表于 2013-6-22 21:59 | 显示全部楼层
不错,以前这块落下太多,是该赶上来的时候了。目前看来也只是先满足通讯卫星轨道维持,全电星还不知道什么时候才能上马。

点评

东方红系列的电推改进项目有所耳闻,我这里说的是全电推进卫星,不知道什么时候才能见到。  发表于 2013-6-24 08:22
好像东五也采用电推了。  发表于 2013-6-22 22:47
电推现在已经上型号了,东四平台  发表于 2013-6-22 22:20
 楼主| 潜艇4809 发表于 2013-6-22 22:05 | 显示全部楼层

电推解决了,对太阳能帆板的性能要求就更高了,有了这么多空间给转发器,不能提供足够的功率也不行,足够的电能就成了瓶颈问题了。

点评

到时候对太阳帆板的展开技术就有更高的要求了,其实到了一定阶段,电离子堆将会得到更广泛的应用。  发表于 2013-6-22 23:02
liudao 发表于 2013-6-22 22:57 | 显示全部楼层
我国深空探测长远发展规划中包括了采样返回、木星探测和柯伊伯带小行星探测任务。

padamsli 发表于 2013-6-22 23:27 | 显示全部楼层
深空探测可以用放射性同位素电池。
绿皮政委 发表于 2013-6-22 23:54 | 显示全部楼层
深空探测不考虑下小空间反应堆 +同位素电池 +大型太阳翼+大直径电推的组合么?

用CZ-5 打深空探测器应该足够吧?

点评

系统越复杂,可靠性越差。。。。  发表于 2013-6-23 21:44
长征9号 发表于 2013-6-23 00:17 | 显示全部楼层
绿皮政委 发表于 2013-6-22 23:54
深空探测不考虑下小空间反应堆 +同位素电池 +大型太阳翼+大直径电推的组合么?

用CZ-5 打深空探测器应该 ...

空间反应堆加上大电推就好了,还加太阳翼干嘛
现在搞的电推和反应堆小型化就有这方面用途的
目前规模的深空探测CZ-5都够了,以后的需要看具体的任务类型和任务载荷以及反应堆的发展状况
DF21 发表于 2013-6-23 06:33 | 显示全部楼层
绿皮政委 发表于 2013-6-22 23:54
深空探测不考虑下小空间反应堆 +同位素电池 +大型太阳翼+大直径电推的组合么?

用CZ-5 打深空探测器应该 ...

有反应堆和电推还需要太阳翼干什么,再说太阳翼这东西在外太阳系效率太低了
踏实 发表于 2013-6-23 09:17 | 显示全部楼层
这里的电推方向只能是轨道维持,要想成为轨道转移必须把电源和电推的结构完整更新一次.
BigE 发表于 2013-6-23 11:45 | 显示全部楼层
这里的200毫米是指什么?直径吗?这么大的离子推,能产生多大的推力?

点评

能做个直径1米的电推吗、要么5个并联??  发表于 2013-6-23 21:56
直径20cm,推力40mN  发表于 2013-6-23 13:36
长征9号 发表于 2013-6-23 11:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 长征9号 于 2013-6-23 12:06 编辑
踏实 发表于 2013-6-23 09:17
这里的电推方向只能是轨道维持,要想成为轨道转移必须把电源和电推的结构完整更新一次.

现在电推推力做不大和输入功率有关系,以后的深空探测还要仰仗大功率电推,不知道未来的核动力电推能做到多大的推力
踏实 发表于 2013-6-23 13:27 | 显示全部楼层
长征9号 发表于 2013-6-23 11:48
现在电推推力做不大和输入功率有关系,以后的深空探测还要仰仗大功率电推,不知道未来的核动力电推能做到 ...

想要多大有多大啊.做不是目的,应用才是目的.
人类300年内也是在地球,月球,火星转悠.
2MW,400吨起飞质量足够了.除非搞个巨大型的航天城一样的空间站.
依天长剑 发表于 2013-6-23 16:37 | 显示全部楼层
不知道中国的第一颗电推通讯卫星是维持轨道用还是在转移轨道时就用?

点评

南北轨道维持肯定优先使用,不过不排除直接全电推进。中国的科学家也经常拼人品(他们也可能将转移轨道用的电推进放到星上当南北维持的备份)!  发表于 2014-1-2 20:32
轨道维持  发表于 2013-6-23 21:22
绿皮政委 发表于 2013-6-24 01:03 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
长征9号 发表于 2013-6-23 00:17
空间反应堆加上大电推就好了,还加太阳翼干嘛
现在搞的电推和反应堆小型化就有这方面用途的
目前规模的 ...

方便在近地轨道加速…………  越远太阳翼效率越低啊 而且我不是怕空间反应堆功率不够么~~到后期我都怕光一个寿命不够想装俩呢~
junzheng 发表于 2013-7-15 17:24 | 显示全部楼层
有了这玩意儿就好,不怕被人卡脖子什么的
不过航天业本来一直就被人卡着,反倒发展得有声有色
padamsli 发表于 2014-1-2 18:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 padamsli 于 2014-1-2 18:33 编辑

离子电推进系统开启中国航天器电推进时代
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n216/c616759/content.html

在2014年到来之际,我国自主研制的LIPS-200离子电推进系统鉴定产品在510所启动长寿命地面考核验证试验。该专项试验整合大量的人力、物力、财力,将历时两年,工作时间11000小时,力求突破15000小时,预计累计完成6000~8000次开关机点火试验。

LIPS-200离子电推进系统已于2012年10月在我国实践九号卫星上成功完成空间飞行试验验证。在此基础上,510所瞄准我国高轨道通信卫星平台和空间站建设,集中力量攻坚克难,着力提升产品的成熟度和长寿命高可靠水平,取得了新的突破。此次试验将是对该产品的寿命和可靠性进行的一次全方位检验,也是电推进型号应用阶段必须开展的一项重大试验,它开启了电推进系统全面型号应用的新时代。

40年坚守
突破电推进系统核心技术

目前,我国发射的航天器一直由化学燃料执行空间推进职能,为了完成变轨、姿态调整和南北位置保持任务,航天器需要携带大量燃料。举例来说,我国目前一颗15年寿命的高轨道卫星大约重4.8吨,而化学燃料贮箱重量就达3吨如果采用LIPS-200电推进系统替代化学推进,仅南北位置保持就可省去810公斤燃料,如果执行全电推进方案,整星重量将降至2吨以下,从而大幅提升我国通信卫星的容量和国际竞争力。

电推进技术是当前最为先进的空间推进技术,其基本原理是通过把外部电能转化为推进剂喷射动能,从而产生推力的一种反作用式推力系统。欧美自上世纪60年代起开始研制,于90年代初步开始应用,产生了良好的经济效益,形成了竞争优势。

美国休斯702SP平台已于2012年3月完成了全电推进平台建设,实现了这一重大目标,并已进入商业化发展阶段。

510所于上世纪70年代初几乎与国外同期开展了电推进技术攻关,研制成功直径为8厘米的离子电推进系统,于1987年获得国家科技进步一等奖。

在随后的10余年里,因无需求牵引,该所在没有国家项目和经费支持的困难条件下,坚守理想信念,保留最核心的专业研究队伍,自筹资金持续不断地开展技术攻关。

“十五”以来,国家逐步加大了科技创新投入,该所积极争取国家项目立项,并在中国航天科技集团公司和五院创新基金的支持下,加大自主投入力度,加快技术成果应用,先后研制成功LIPS-200离子电推进系统试验样机、工程样机和飞行验证产品,成功突破了LIPS—200离子电推进系统及各单机的关键技术,使之成为具备在轨应用条件的成熟工程产品。

40年孤独坚守,40年埋头攻关,该所广大干部职工自力更生、艰苦奋斗,从预研成果到工程样机,再到型号产品,逐步跨越了电推进研制的关键阶段。几十年来,无论多么艰难,该所始终把促进我国电推进技术发展作为光荣职责和坚定追求,矢志不渝,从未放弃。

四次跨越
我国电推进系统的发展历程

从电推进系统的研制历程看,一般来说,从技术开发到型号应用,必须步步为营,要经历四个不可逾越的发展阶段,每一个阶段都有其特定的技术目标。

一是技术开发阶段,以电推进点火试验为特征,主要是测量、固化推力器的推力、比冲、功耗等物理性能参数,研制电推进试验样机。

二是工程研究阶段,在获得推力器推力、比冲等特征参数的基础上,聚焦宇航热、力、磁等工程约束条件,实现电推进物理性能与工程要求的高度融合,研制电推进工程样机。

三是空间飞行验证阶段,以验证电推进系统在空间环境下各功能参数的实现与稳定工作,各子系统、单机间的匹配性,以及电推进系统与整星之间的耦合为目的,建立电推进系统的在轨工作基线,研制工程飞行验证产品。

四是型号应用阶段,在空间飞行试验验证的基础上,开展地面1:1长寿命考核验证试验,以确认电推进系统、关键部组件15年长寿命工作的能力。510所即将开展的长寿命考核试验就是决定我国电推进系统正式应用于卫星型号的最重要的试验。

目前,国内从事电推进技术探索的单位虽然很多,但是绝大多数尚停留在第一个阶段。

再接再厉
打造长寿命高可靠产品

在欧美等电推进系统应用比较早的国家,地面寿命考核试验是解决电推进系统长寿命、高可靠问题的有效手段和通行做法。早在两年前,510所就依托在真空设备研制领域的技术优势,筹资8000多万元自主建造了TS-5A、TS-6A、TS-7等大型真空试验设备,建成了国内最先进的TS-7电推进专用大型真空试验设备,以满足LIPS-200离子推力器的长寿命试验要求。

本次开展的电推进系统产品1:1长寿命考核验证,将在以下四个方面全面验证LIPS-200离子电推进系统产品的性能。一是验证电推进系统尤其是推力器产品的工作寿命否满足卫星15年南北位保要求;二是获取影响电推进系统各单机寿命的关键特征参数,为建立寿命预测模型提供基础数据,以便开展可靠性评估;三是确认电推进系统尤其是推力器产品是否存在早期随机性失效模式,并为解决该失效模式提供试验数据;四是确认寿命期间离子推力器的性能变化特性,获得电气参数补偿的摸底数据,为确保卫星任务完成应用提供工作策略验证结果。

通过长寿命考核试验验证,将进一步夯实LIPS-200离子电推进系统的工程化基础,为空间应用提供更加可靠的保障。LIPS-200离子电推进系统的型号应用,对于全面提升我国通信卫星系列平台、深空探测航天器、重力场测量卫星、载人航天空间站等多种用途的航天器整星技术水平、进一步增强我国商业卫星的国际竞争力、促进我国航天技术跨越式发展具有重大的里程碑意义。

目前,在上级部门的大力支持下,电推进技术已被纳入国家创新平台,成为该所国家级重点实验室的重要研究方向,使电推进技术已进入型号全面应用的又一个万里长征。各级领导和用户的大力支持,科研人员的辛勤付出,已经结出了丰硕的成果,这一切都在庄严宣告:中国航天器步入电推进的新时代已指日可待。(索轩)

点评

长寿命地面考核验证试验持续到2015年底。  发表于 2014-1-2 18:34
hand 发表于 2014-1-2 20:15 | 显示全部楼层
本帖最后由 hand 于 2014-1-2 20:40 编辑
padamsli 发表于 2014-1-2 18:17
离子电推进系统开启中国航天器电推进时代
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n216/c616759/content ...

”长寿命地面考核验证试验持续到2015年底“,“该专项试验整合大量的人力、物力、财力,将历时两年,工作时间11000小时,力求突破15000小时,预计累计完成6000~8000次开关机点火试验。”
刚刚小算了一下:如果推进器不间断持续工作的话。11000小时=458天=1.25年,15000小时=625天=1.71年,所以两年的试验时间基本上必须很圆满,很顺利才行。(看来科学家信心很足呀)不知道有没有考虑极限寿命测试,反正在地面,试它个50000小时!工质管够,电管够。

1、谁知道实践九上的LIPS-200怎么样了,寿命不知道能达到多少?
2、由于受星上重量限制飞行试验验证肯定是有限的,不是道哪一个先达到瓶颈。是开机次数呢,还是工持续工作时间(因为星上带的工质毕竟有限,并且太阳能电池功率也会随着时间下降)。

点评

这个的确是很有意义的工作,尤其对于深空探测  发表于 2014-1-2 22:22
RenBright 发表于 2014-1-2 20:23 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
在随后的10余年里,因无需求牵引,该所在没有国家项目和经费支持的困难条件下,坚守理想信念,保留最核心的专业研究队伍,自筹资金持续不断地开展技术攻关一一敬仰中!
padamsli 发表于 2014-1-2 20:30 | 显示全部楼层
hand 发表于 2014-1-2 20:15
”长寿命地面考核验证试验持续到2015年底“,“该专项试验整合大量的人力、物力、财力,将历时两年,工作 ...

http://wenku.baidu.com/view/63818557804d2b160b4ec0b4.html
LIPS-200离子推力器寿命地面试验方案研究

可惜没有全文。
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