地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计与优化

doi:10.3780/j.issn.1000-758X.2016.0015

›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (1): 85-96.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2016.0015

地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计与优化

胡帼杰^*, 李健, 刘百麟

中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京100094

收稿日期:2015-11-12 修回日期:2015-12-10 出版日期:2016-02-25 发布日期:2016-02-24
作者简介:*胡帼杰（1985-），女，博士，hgj919@163.com，主要研究方向为航天器热设计及换热流动优化

Thermal design and optimization of LIPS-300 ion thruster in geosynchronous orbit

HU Guo-Jie^*, LI Jian, LIU Bai-Lin

Received:2015-11-12 Revised:2015-12-10 Published:2016-02-25 Online:2016-02-24

摘要/Abstract

摘要： LIPS-300离子电推力器工作时产生的大量热耗会严重影响其工作性能，因此推力器的热控设计和在轨温度预计是推力器设计的关键技术之一。文章首先提出了地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计，建立了离子电推力器热分析有限元模型。然后，针对典型的地球静止轨道位保工况开展了LIPS-300离子电推力器的在轨热分析，得到了LIPS-300离子电推力器重点部件在轨工作时的温度预计：下极靴、阳极筒、屏栅、下磁钢为主要的高温位置，且下磁钢温度可能超出材料温度上限。最后，基于热分析的结果结合离子电推力器的特点提出适当增加外壳散热面积是离子电推力器优化设计的有效方向，而增强阳极筒、极靴与屏栅筒间的内部换热是无效的设计优化方向。

关键词: 地球静止轨道, 离子电推力器, 热设计, 在轨热分析, 优化设计

Abstract: The Large heat dissipation of LIPS-300 ion thruster seriously affects its performance.Therefore, the thermal design and analysis of LIPS-300 ion thruster in geosynchronous orbit were carried out. The simulation results show that under the hightemperature working condition,the downstream harness, downstream and upstream anode, screen grid, and downstream magnet are the positions with the highest temperature,and the temperature of the downstream magnet exceeds the temperature upper limit. In order to decrease the temperature of the downstream magnet, two optimization design measures were presented and tried. The analysis results indicate that increasing heat radiation area is an effective optimization design measure while enhancing the inner heat exchange is noneffective.

Key words: geosynchronousorbit, ionthruster, thermaldesign, thermalanalysisinorbit, optimizationdesign

胡帼杰, 李健, 刘百麟. 地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计与优化[J]. , 2016, 36(1): 85-96.

HU Guo-Jie, LI Jian, LIU Bai-Lin. Thermal design and optimization of LIPS-300 ion thruster in geosynchronous orbit[J]. , 2016, 36(1): 85-96.

[1]	闫新庆, 李雅琪, 张晨曦, 皇甫中民, 张宁, 刘雪梅. 微纳卫星热状态仿真及分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(3): 35-42.
[2]	姚良, 王苏明, 张红娜, 李小斌, 李凤臣, 王录, 赵亮. “接触-导热”式热管辐射散热器设计与分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(3): 81-92.
[3]	于博, 徐亚男, 康小录. 空心阴极羽流形态与热特性的变化机理[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(5): 65-77.
[4]	韩若宇, 何柏岩, 聂锐, 范叶森, 马小飞. 考虑在轨热效应的网状天线索网优化设计[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(4): 111-119.
[5]	畅博彦, 徐鑫, 梁栋, 张浩楠. 厚板三浦折展机构的几何设计与运动分析[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(4): 146-157.
[6]	宁献文, 蒋凡, 陈阳, 张栋, 王玉莹, 薛淑艳. 嫦娥五号探测器热平衡试验方案设计与实现[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(6): 132-137.
[7]	张志斌, 王维, 杨鹏, KALIUZHNYI Mylolay, 米立功, 李光辉, 李鹏, 唐正宏, 崔朗, 黄勇, 王广利. 一种用于同步静止卫星监测的微型VLBI网[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(5): 119-125.
[8]	崔振江, 周亮, 胡少春, 弓建军. 一种利用角动量进行电推力矢量标定的算法[J]. , 2019, 39(3): 1-.
[9]	刘百麟, 李修峰, 周佐新. GEO卫星平台东西板外挂锂电池构型布局影响分析[J]. , 2017, 37(6): 75-.
[10]	姚露, 杨文将, 张涛, 王宝军, 汤海滨. 磁等离子发动机超导附加线圈的电磁特性分析[J]. , 2017, 37(5): 1-.
[11]	胡竟, 王亮, 张天平, 江豪成. 30cm氙离子推力器磁场特性分析与优化设计[J]. , 2017, 37(5): 60-.
[12]	蒙波, 徐盛, 黄剑斌, 李志, 庞羽佳, 韩旭. 对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化[J]. , 2016, 36(6): 14-21.
[13]	刘玉亮, 邬树楠, 吴志刚, 侯欣宾, 刘宇飞. 空间太阳能电站地球同步拉普拉斯轨道动力学特性[J]. , 2016, 36(5): 1-.
[14]	罗祖分, 宋保银, 曹西. 考虑热物性变化的月壤温度数值模拟[J]. , 2016, 36(3): 70-76.
[15]	张冰强, 向艳超, 陈建新, 宋馨, 马巨印. “玉兔”巡视器活动式相机热设计及在轨分析[J]. , 2016, 36(2): 58-.

地球静止轨道LIPS-300离子电推力器热设计与优化

Thermal design and optimization of LIPS-300 ion thruster in geosynchronous orbit

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价