●叢書序
序
前言
試驗基礎篇
第1章 電推進試驗概論
1.1 電推進技術簡介 003
1.2 電推進試驗的地位與作用 004
1.3 電推進試驗的特點 006
1.3.1 試驗真空環境 006
1.3.2 測量參數種類 007
1.3.3 電推力器的羽流 007
1.3.4 電推進試驗成本 007
1.3.5 電推進試驗周期 008
1.4 電推進試驗的分類和內容 008
1.4.1 電推進試驗的分類 008
1.4.2 電推進試驗的內容 010
1.5電推進試驗的發展與展望 013
參考文獻 014
第2章 電推進試驗真空繫統
2.1 電推進試驗的一般要求 016
2.2 真空繫統主要參數的確定 017
2.2.1 電推進試驗工作真空度 018
2.2.2 電推進試驗真空艙尺寸 021
2.2.3 羽流診斷測量的工作真空度和艙尺寸 023
2.3 抽速設計與真空泵配置 025
2.3.1 真空抽速設計的主要參數 026
2.3.2 真空泵的配置 031
2.3.3 真空殘氣對試驗的影響 037
2.4 真空測量 038
2.4.1 電推進真空測量的特點 038
2.4.2 電推進試驗真空規的選擇 039
2.4.3 影響真空測量的因素 039
2.4.4 真空校準 042
2.5 典型的電推進真空繫統配置 043
2.5.1 格林研究中心VF5真空繫統 043
2.5.2 上海空間推進研究所VF6真空繫統 043
2.5.3 蘭州空間技術物理研究所TS7A真空繫統 045
2.6 國外典型電推進試驗真空繫統統計 045
參考文獻 048
第3章 電推進點火試驗
3.1 電推進點火試驗的作用 050
3.2 電推力器點火試驗 050
3.2.1 電推力器點火試驗內容 051
3.2.2 試驗配置 052
3.2.3 電推力器點火試驗方法 055
3.3 空心陰極點火試驗 061
3.3.1 空心陰極點火試驗內容 061
3.3.2 空心陰極試驗構型 062
3.3.3 試驗配置 066
3.3.4 空心陰極點火試驗方法 068
3.4 電推進繫統點火試驗 071
3.4.1 電推進繫統點火試驗內容 072
3.4.2 試驗配置 074
3.4.3 電推進繫統點火試驗方法 075
參考文獻 079
性能測量篇
第4章 微小推力測量
4.1 概述 083
4.2 微小推力測量的方法 084
4.2.1 微小推力測量的分類 084
4.2.2 微小推力測量的基本原理 088
4.3 微小推力測量裝置的組成和結構 092
4.3.1 激擺推力測量共用組件 093
4.3.2 倒擺式推力架 094
4.3.3 懸擺式推力架 097
4.3.4 扭擺式推力架 099
4.4 微小推力測量裝置的主要技術指標 100
4.5 微小推力測量裝置的校準 103
4.5.1 通過加載已知力進行校準 103
4.5.2 通過加載已知衝量進行校準 104
4.6 推力測量的誤差分析 105
4.6.1 誤差來源 105
4.6.2 繫統誤差的控制 106
4.7 典型的微小推力測量裝置介紹 107
4.7.1 倒擺式推力測量裝置 107
4.7.2 懸擺式推力測量裝置 110
4.7.3 扭擺式推力測量裝置 115
4.7.4 標靶傳遞推力測量裝置 119
參考文獻 121
第5章 氣體微流量控制與測量
5.1 概述 122
5.2 流量測量方法介紹 123
5.2.1 常見流量測量方法 123
5.2.2 電推進實驗室推進劑流量測量方法 133
5.2.3 電推進飛行產品推進劑流量測量繫統 134
5.3 氣體微流量控制與測量原理 136
5.3.1 熱式流量控制與測量方法工作原理 136
5.3.2 壓力式流量控制與測量方法工作原理 138
5.4 微流量測量與校準 139
5.5 誤差分析與不確定度 140
5.6 流量測量與控制案例 145
5.6.1 實驗室流量控制與測量 145
5.6.2 飛行產品流量控制與測量 151
參考文獻 160
第6章 束流特性測量
6.1 概述 161
6.2 基本要求 162
6.2.1 坐標繫選取 162
6.2.2 測量範圍及分辨率 163
6.2.3 安裝與使用要求 164
6.3 測量電路 166
6.4 影響因素分析 166
6.4.1 地面設備背景氣體效應 166
6.4.2 Bohm電流的影響及鞘層擴張 168
6.4.3 熱離子電流影響 169
6.5 離子電流密度 170
6.6 束流發散角 172
6.6.1 電推力器羽流遠場區 172
6.6.2 霍爾推力器羽流近場區 177
6.6.3 離子推力器羽流近場區 180
6.7 推力矢量偏心 182
6.7.1 基本理論 182
6.7.2 測量方法及應用 183
6.8 束流利用率 184
6.9 誤差及不確定性 185
6.10 Faraday探針設計 186
6.10.1 基本設計 186
6.10.2 探針類型 186
6.11 其他電推進束流特性的測量 188
6.11.1 膠體推進 188
6.11.2 電弧推進 189
6.11.3 電磁推進 189
參考文獻 190
第7章 電磁輻射特性測量
7.1 概述 193
7.2 電推進電磁輻射產生機理 195
7.2.1 等離子體對入射電磁波的影響 195
7.2.2 等離子體輻射電磁波 196
7.2.3 等離子體振蕩機理 198
7.3 電磁輻射特性測量方法 200
7.3.1 透波副艙測試方案 201
7.3.2 真空艙覆蓋吸波材料測試方案 202
7.3.3 直接真空艙測試方案 203
7.4 典型繫統配置 204
7.4.1 地面電推進試驗設備 204
7.4.2 透波副艙 205
7.4.3 電磁半屏蔽暗室 206
7.4.4 鋁錐吸收體 206
7.4.5 電磁輻射測試繫統 207
7.5 試驗方法 207
7.5.1 試驗布局 207
7.5.2 試驗流程 208
7.5.3 數據處理與分析 210
7.6 試驗案例 211
7.6.1 SPT100霍爾推力器電磁輻射特性試驗 211
7.6.2 RIT10離子推力器電磁輻射特性試驗 213
7.6.3 HET40和LIPS200電磁輻射特性試驗 215
7.6.4 HET80和LIPS300電磁輻射特性試驗 217
參考文獻 221
壽命試驗篇
第8章 電推力器壽命試驗
8.1 概述 225
8.2 影響電推力器壽命的因素 228
8.2.1 影響霍爾推力器壽命的因素 229
8.2.2 影響離子推力器壽命的因素 232
8.3 壽命試驗方法 234
8.3.1 工作壽命試驗 234
8.3.2 快速壽命試驗 237
8.4 電推力器壽命試驗案例 243
8.4.1 工作壽命試驗 243
8.4.2 快速壽命試驗 264
參考文獻 270
第9章 空心陰極壽命試驗
9.1 概述 273
9.2 影響空心陰極壽命的因素 275
9.2.1 失效分析 275
9.2.2 失效判據 277
9.3 壽命試驗的方法 278
9.3.1 工作壽命試驗 278
9.3.2 快速壽命試驗 281
9.4 空心陰極壽命試驗特殊設備 283
9.5 空心陰極可靠性分析 286
9.6 空心陰極壽命試驗案例 289
9.6.1 工作壽命試驗 289
9.6.2 快速壽命試驗 297
參考文獻 300
第10章 電推進繫統組部件壽命試驗
10.1 概述 301
10.1.1 電推進繫統組成和功能 301
10.1.2 推進劑貯供子繫統 302
10.1.3 電推進繫統的供電繫統 306
10.2 影響繫統壽命的主要單機和組部件 307
10.3 壽命試驗的方法 308
10.3.1 閥門壽命試驗 308
10.3.2 流量控制器壽命試驗 309
10.3.3 功率壽命試驗 310
10.4 功率壽命試驗案例 314
參考文獻 315
等離子體診斷篇
第11章 等離子體密度及電子溫度的診斷
11.1 概述 319
11.2 Langmuir探針基本理論 320
11.2.1 離子電流理論模型 321
11.2.2 電子電流理論模型 323
11.2.3 探針分析方法 324
11.2.4 基於二階導數的分析方法 326
11.3 等離子體定向運動影響分析 329
11.4 磁場影響分析 331
11.5 放電通道內部的等離子體診斷 332
11.6 探針結構 332
11.6.1 單探針 332
11.6.2 雙探針 335
11.6.3 三探針 338
11.7 誤差分析 339
11.8 Langmuir探針在電推進領域的應用 340
參考文獻 346
第12章 等離子體空間電勢測量
12.1 概述 348
12.2 基本原理 348
12.2.1 探針模型 349
12.2.2 空間電荷效應 352
12.2.3 磁場影響分析 353
12.3 空間電勢的獲取方法 353
12.3.1 測量方法 353
12.3.2 加熱電流的選擇 354
12.3.3 誤差分析 356
12.4 加熱方法 358
12.4.1 直流電焦耳加熱 358
12.4.2 交流電焦耳加熱 359
12.4.3 自持加熱 359
12.4.4 激光加熱 360
12.5 探針結構 360
12.5.1 材料 360
12.5.2 結構 361
12.5.3 連接 361
12.5.4 支撐結構 361
12.6 發射探針在電推進領域的應用 362
參考文獻 363
第13章 離子特性測量
13.1 概述 365
13.2 離子能量分布測量 365
13.2.1 基本原理 366
13.2.2 測量電路 366
13.2.3 數據處理 367
13.2.4 關鍵尺寸設計 369
13.2.5 RPA探針在霍爾推力器中的應用 370
13.3 離子成分及比例的分析 371
13.3.1 基本原理 371
13.3.2 測量電路 374
13.3.3 誤差分析 374
13.3.4 E×B探針典型應用 377
13.4 離子速度的測量 379
13.4.1 基本原理 379
13.4.2 測量方案 379
13.4.3 柵網探針結構設計 381
13.4.4 TOF法在微陰極電弧推力器中的應用 381
參考文獻 384
第14章 等離子體光譜診斷
14.1 概述 386
14.2 發射光譜診斷 386
14.2.1 基本介紹 386
14.2.2 發射光譜的應用 388
14.3 激光誘導熒光光譜診斷 390
14.3.1 基本原理 390
14.3.2 繫統基本組成 391
14.3.3 數據分析 392
14.3.4 誤差分析 398
14.3.5 激光誘導熒光測量羽流特性案例 398
參考文獻 400

本書主要介紹了空間電推進試驗測量方面的原理方法和應用技術等。全書共分為四篇14章，試驗基礎篇(第1~3章)主要介紹了電推進試驗概述、電推進試驗真空繫統和電推進點火試驗；性能測量篇(第4~7章)主要介紹了電推進推力流量束流特性、電磁發射特性的測量；壽命試驗篇(第8~10章)主要介紹了電推力器空心陰極和電推進繫統組部件的壽命試驗和評估方法；等離子體診斷篇(第11~14章)主要介紹了與電推進等離子體相關的診斷技術，包括Langmuir探針、發射探針、靜電探針、光譜診斷等。本書可供從事空間電推進裝置研究、設計生產試驗和應用的工程技術人員及管理人員參考、借鋻，也可作為高等院校相關專業研究生和高年級本科生的參考書。