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无工质微波推力器推力测量实验
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O441[理学—电磁学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航天学院,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:90716019)资助的课题.
中文摘要:

基于经典的电磁学理论,本文建立了一套新概念空间推进装置——无工质微波推力器系统,这套装置可以直接把微波辐射能转换为推力而不需要任何推进介质.与传统的空间推进装置不同,该系统可以避免携带庞大的推进剂储箱并消除羽流对航天飞行器的污染.该系统由集成在一起的圆台微波谐振腔、微波源和负载组成,其中微波源产生的微波辐射能被输入到圆台微波谐振腔内并形成纯驻波与电磁压强梯度,从而沿圆台微波谐振腔轴线方向形成净推力.本文根据随遇平衡原理,通过克服推力器本身的自重和刚性阻力,成功地测量出无工质微波推力器产生的净推力.结果表明:基于经典电磁学理论建立的无工质微波推进系统可以产生净推力;当微波源输出2.45GHz,80—2500W的微波功率时,推力器产生的推力分布在70—720mN范围内,测量总误差小于12%.

英文摘要:

According to the classic theory of electromagnetic(EM) fields,we develop a propellantless microwave thruster system that can convert microwave power directly into thrust without the need of propellant.It is expected to be useful for spacecraft.Different from conventional space plasma propulsion,the system can obviate a large propellant storage tank and the issues related to plasma plume interference with the spacecraft surface.Different from huge solar sails and microwave-propelled sails,the system uses a cylindrical tapered resonance cavity as a thruster and uses an integrated microwave source to generate continuous EM wave so that the EM wave is radiated into and then reflected from the thruster to form a pure standing wave with amplified wave amplitude.The pure standing wave produces a non-uniform EM pressure distribution on the inner surface of the thruster.Consequently,a non-zero net EM thrust exerting on the symmetric axis and directing to the minor end plate of the thruster appears.In experiments a magnetron is used as a microwave source with an output microwave power of 2.45 GHz frequency.The generated net EM thrust is measured using a force-feedback test stand.The developed thruster system is experimentally demonstrated to produce thrust from 70 to 720 mN when the microwave output power is from 80 to 2500 W.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876