离子推进器

离子推进器是航天器的推进装置。推力是通过加速离子产生的。离子可以通过静电或电磁力加速。静电推进器使用库仑力,在电场方向上加速离子。电磁推进器利用洛伦兹力。两者都可以使用Opera计算。

应用:
  • 控制卫星的方向和定位
  • 推进深空航天器
静电推进器的类型:
    • 网格化静电离子推进器。
      这些通常利用氙气,通过用高能电子轰击它来电离。带正电离子的提取是通过由多孔网格组成的提取系统。在通过等离子体鞘进入多孔径栅格系统之后,由于栅格之间的电位差,正离子被加速,产生推力。
  • 霍尔效应推进器。
    这些通过在圆柱形阳极和由带负电的等离子体组成的阴极之间使用电势来加速离子。同样,氙通常用作推进剂的主体,其在阳极附近引入,在那里它离子化并流向阴极。带正电的离子朝向并通过阴极加速,在它们离开时拾取电子以中和光束。
  • 场发射电力推进
    FEEP推进器通常使用铯或铟作为推进剂。使用铯和铟是因为它们具有高原子量,低电离电位和低熔点。小的推进剂储存器储存液态金属,然后液态金属流过狭窄的管并进入加速器(金属板中的环或细长孔),经过管端约一毫米。一旦液态金属到达管的末端,在发射器和加速器之间施加的电场导致液体表面变形。利用高施加电压可以提取正离子,并且由发射器和加速器产生的电场然后加速离子。外部电子源中和带正电的离子流以防止对航天器充电。
电磁推进器的类型:
  • 脉冲感应推进器
    PIT由围绕锥形管的大线圈组成。通常使用氨,其从管中排出。线圈充有来自连接到线圈的电容器的脉冲。电流在向外的径向方向上产生磁场,然后在相反的方向上在气体中产生电流,使气体电离。由于洛伦兹力,带正电的离子被加速远离发动机
  • 锂洛伦兹力加速器
    A LiLFA推进器使用锂蒸气。将多个阴极棒装入空心阴极管中。气体进入主室,在那里它被电离成等离子体。然后该等离子体在阳极和阴极之间传导电流。该电流产生磁场,该磁场与电场交叉,从而由于洛伦兹力而加速等离子体。
Opera Charged Particle模块:

Opera的3d带电粒子模块计算静电场和静磁场中带电粒子的相互作用。它使用有限元方法在离散化模型中求解稳态情形的麦克斯韦方程,并提供包括空间电荷,自磁场和相对论运动影响的自洽解。提供了一套全面的发射器模型,包括表面的热离子和场效应发射,表面和体积内的二次发射(用于模拟气体电离),以及非磁化和磁化等离子体的模型。可以包括多种带电粒子,每种粒子具有用户定义的电荷和质量。

可以使用不同类型的粒子发射模型来产生带电粒子的主要束。这些包括儿童定律和Langmuir / Fry关系,用于计算来自热离子发射器的空间电荷限制电流,场效应发射关系,来自等离子体和具有规定电流密度和初始能量的光束表面的发射。可以在模型中指定多个发射器表面,并且可以向每个表面添加任意数量的发射模型。发射模型定义了所需的粒子类型和发射特征。

二次发射特性可以应用于模型的标记表面。检测粒子小射束与这些标记表面的碰撞并引入二次粒子。这些次生物也可能碰撞产生更多新的二次粒子; 可以限制二次粒子的最大代数。二次粒子产生的空间电荷效应可以从计算中排除。
到达次级发射器表面的净功率(即,次级光束中的入射功率和功率之间的差值)被计算并且在后处理器中可用。入射光束功率可以通过使用反向散射的次级来确定,其中能量损耗因子被设置为非常小的数量

体积等离子体发射器使用自洽等离子体边界方法来模拟低密度磁化等离子体。该方法被描述为自洽的,因为它确定等离子体边界表面形状,以及与由等离子体积外的颗粒中的空间电荷引起的电位分布一致的离子和电子电流。在等离子体体积内没有明确表示离子,并且假设等离子体是准中性的。

有关Opera的更多详细信息,请联系我们或查看我们的CPD页面

由美国宇航局/ JPL-Caltech提供



Hall Thruster由NASA / JPL-Caltech提供



SHANG HAI

Opera中国

上海捷岩信息科技有限公司
+ 86 21 5484 3152

www.operafea.cn

info@operafea.cn
LOCATIONS

We Are Everywhere



WECHAT

Opera 公众号


GET IN TOUCH

Follow Our Activity

对于持续的电磁相关内容,所有最新的Opera产品信息等,请务必关注我们的以下页面