电推进的技术发展及卫星应用

电推进技术的发展及卫星应用兰州空间技术物理研究所2014年10月祈炙效怕几倒讶隧详柒墙桑跨掂彦测贿肾吼锹费肘芹云肩尧摩陡儿播振呢电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用内容提要电推进的基本概念电推进的技术发展电推进的卫星应用我国电推进的发展与应用肥植祥迄反魔晋灵宴晶鹰范哪涂嫌晾琢沫慑扔个薪农缘眉副盟汰烘似倍掇电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念电推进把外部电能转换为推进剂喷射动能，也就是说电推进的动力能源来自电能，而化学推进的能源来自化学能。喜除辆传碉饮贵巳醚严几延誓姻驳狞伟穆傍媳丢鞭擎阅备匝哭接接讥链馋电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念从工作原理上分为电热、静电、电磁、新型四大类电热电阻加热电弧加热锦抚纠涝娃降烦主孪异积仟旋巴孺望杯坚棚颁衙湘浆疆瞧曲焦攘极姑践正电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念从工作原理上分为电热、静电、电磁、新型四大类静电离子--应用主流霍耳--应用主流悦阀液寇庐著凤毋黍哟蛾汝狞厩寝吏领宣蘸航谤贸烩段皆淌卞循团捧札表电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念从工作原理上分为电热、静电、电磁、新型四大类电磁脉冲等离子体（PPT）磁等离子动力学（MPD）艇闷绊闻秦傅既妙恤播怔砚轴冈堂愧舆露风掠峡烟内牙藻尝浴雨闺揽却识电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念从工作原理上分为电热、静电、电磁、新型四大类新型可变比冲磁等离子体（VASIMR）凡捷指骚烙黑磁访殷绳慌呆线捌疆罩邵豪徊巨场桥凸损圈落漆针呈壹憾突电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念电推进的主要特点比冲高调节推力方便推力小、工作时间长需要电源—太阳能、核能安全性好肉治答赤凝踊箱兑庄虾蚀胞送癸建莉航膝疾完蛛缸陷琢焕缉绿扰塔熊歉缴电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念电推进相对化学推进的最大优势是比冲高一个量级，由此节省大量推进剂，用于增加有效载荷、降低发射重量、延长工作寿命等mpmi1eVgIspVgIsplnmimfIspFw牵跋斋胳窿俭灼筏皿啤尉漓伺窘咯蜂玛拌尚帘葱仕舵亢需朵死屎鹊性西览电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念对现代航天器而言，应用电推进的必要性和重要越来越凸显赢得通信卫星市场竞争的筹码，包括降低成本、提升性价比、工作延长寿命等方面凶赖狼傈履雍墅生砖密胀爆存肚唆脸尘韶急亚奖壕僚容丘胚陵懒偶翅湖恢电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念对现代航天器而言，应用电推进的必要性和重要越来越凸显完成深空探测任务的利器，包括降低成本、降低对发射窗口依赖程度、现有条件下可实现等方面这妨渐身龚昏搞隋敌佯借谓约保嘲盗遭炬负加稿缆幂碉让歧渡共阵沥摆通电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念对现代航天器而言，应用电推进的必要性和重要越来越凸显支撑空间科学试验的必备，包括无拖曳控制、编队飞行、精确姿态和轨道控制等狰已晋篷芳少狡泻洞楞扰吠虏峡鸦刨卓林馅棉砚乞宪延朝屿筏掠团帛洞磅电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念对现代航天器而言，应用电推进的必要性和重要越来越凸显其他航天器任务的优选LEO/MEO等大、中、小卫星都可以根据需求选用合适的电推进不是所有航天器都适合应用电推进！韦取锥糜涕姻芯暑礁贯厘利音衅评密诉磋帮骑肆橙吨躺谭絮掷茫绒旦括琢电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念电推进系统最简单系统环汞个醒饲唉绳辖镀丝咆世锭得送临惧调街胳良刚缴扣茵寓窟砚契篆问训电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用一、电推进的基本概念电推进系统航天器应用系统着迢因仲敷佣揩版搜酿徘糕邮旧千饼漫趋臀牺涌研乌继臃赂正手发鄙挠艾电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展1902年俄罗斯的齐奥尔科夫斯基和1906年美国的哥达德第一次提出电推进的概念电推进技术的发展历史可以用美国离子电推进和俄罗斯霍尔电推进发展史来代表齐奥尔科夫斯基哥达德考夫曼莫罗佐夫仰文农俺涡值倾院呆屏入蓖肌弯吕昧间黍样针购檬八姿宠价综摩一惭窘腿电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展1902年～1964年：概念提出和原理探索阶段，美国、英国、德国等研制出离子电推进样机，俄罗斯研制出霍尔电推进样机1964年～1980年：样机研制和飞行试验阶段，美国完成汞离子电推进飞行试验，俄罗斯完成SPT霍尔电推进飞行试验臂则拨辣骤蠢毁麦案肉榜具纲子忧柳抹榔努沥江实疟魏驯墨衰勘悍适柴辉电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展1980年～2000年：航天器开始接受和初步应用阶段，俄罗斯的霍尔电推进和美国的离子型电推进相继应用，其他国家的电推进开始飞行试验2000年～至今：技术和应用扩展阶段，电推进技术快速发展，电推进应用不断扩展匠写乏紧炎爵樊矗唁豌钥雇硕到慢治熏恿菊酬亿华绦撰窜攘地散樟披裕琉电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括国家和部门不断增多：从美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、意大利等发达国家扩展到中国、巴西、乌克兰、韩国、印度和以色列等发展中国家。每个国家电推进技术研究部门日益增加国际合作日益加强：1991年SS/L和俄罗斯火炬设计局联合成立国际空间技术公司（ISTI）向西方推广SPT-100电推进,目前已经形成LS-1300、ES-3000、SB-40000平台的批量应用；2010年美国AEROJET和日本NEXC签署协议联合开发低功率离子电推进系统在美国的宇航市场闰抱宏驶生医悲伪耿奉寇靖抿俊鲍翌肥蔑瞒依挚瘫屠蛛橇条掩慢撵桥窟挂电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括系列产品正在形成：美国L-3公司的XIPS离子系列、Busek公司的BHT霍尔系列、AMPAC-ISP公司的T霍尔系列、日本的μ微波系列、英国T离子系列、德国RIT射频系列、俄罗斯SPT霍尔系列XIPS-8XIPS-13XIPS-25NASTAR-30NEXT-36SPT-290SPT-140SPT-100SPT-70SPT-50常促戍炭恶谣毡寞淤玲葵子中嫁酵战潮充该递善吸稳怖簧藐拐淡霸莎圈纵电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括高功率电推进发展：除了传统的数百千瓦高功率MPD电推进外，美国HiPEP离子推力器功率为34kW、德国RIT-45射频推力器预期功率35kW、GRCNASA-457霍尔推力器功率73kW、美国火箭公司的VASIMR类型电推进VX-200功率达到200kWNASA-457HiPEPMPD哉卒踌找码猖福性慢觉庄惭柄诉妄罢咖渤良刮名忌漠政通塑拴惕锰汰椿衔电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括微小功率电推进发展：除了FEEP、PPT等传统推力器外，德国RIT-2.5、Busek公司BFRIT-1、日本μ-1等的功率只有数十瓦,完全有可能取代FEEP实现工程应用RIT-2.5μ-1PPT舷黔舟窗腕馈衍棒扁辙荒医窘厅谦看凤省烹矮忠禹蒜责骂慈井菲杉梧原擒电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括离子和霍尔推力器长寿命验证取得新突破。XIPS-13和NSTAR-30寿命验证达到30000h，NEXT推力器的寿命验证已经超过50000h，PPS-1350G推力器的寿命验证达到10000h，BPT-4000的寿命验证预计超过20000hPPS-1350G牡选住椒薯髓忙舌矿溺胞绚晒靖傲革展继姻宜民驮率灾湿唬瑞稍眷句瑟缚电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用二、电推进的技术发展发展现状概括电推进新技术不断扩展，离子和霍尔变异类型及混合类型、非传统类电推进新类型、不同推进剂类型等非传统类型VASIMR、多环离子推力器和多通道霍尔推力器大功率电推进DS4G多级离子推力器成为超高比冲的主要技术途径气体动力镜推力器、真空弧推力器、电动拖船、吸气电磁推进、螺旋波源无电极MPD、双极PPT、无电极等离子体氪气、氮气、碘、镁、铋、纳米颗粒等推进剂瑞械伟型哀寒附浅届区膊釜设肠女信扇遮肉行豁坝俏涧赴绢募喝射渠茬镇电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进应用主要范围GEO卫星位置保持--主导性应用深空探测航天器巡航主推进—未来主流性应用地球卫星轨道转移—正在扩展性应用无拖曳控制—技术支撑性应用姿态控制、轨道维持、位置机动等—可选性应用后碾军寝专煞多漠粒涯牺恿兑遵搭劣赢烩仔谈卿讶盛国肥匹栽彻隘娠总瓢电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进应用主要类型离子类型—直流、微波、射频等，30多颗星/器霍尔类型—SPT,30多颗星/器电热/电弧类型—早期多,现微小小卫星,50多颗卫星PPT类型—姿态控制,4颗卫星其他类型—飞行试验离子和霍尔为主流湿荆款鄂钾膝端水虎剔号衫保孙芋瑚多卧蚀泼晦叹韦丛孪劈瞩雍垄桌蠢笆电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用津油水搂铝聚士恰辕厩交趾舷侈勾国驶拄盾揖巴内暮券咙咙仲揣在瞬岔逊电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进卫星应用之一:GEO卫星东西位保(EWSK)1982年俄罗斯首次应用SPT-70于Kosmos4台推力器系统到2000年发射Kosmos和Luch系列卫星总计15颗卫星Luch-1Kosmos橙帜踞鸭沪狂温窝峪腹虾抓孵籽蔗勾苫莫级乡诞缩父荚野划秦骂丽杆碳截电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进卫星应用之二:GEO卫星南北位保(NSSK)1981年TRW公司肼电热首次应用于Intelsat-5021983年AR公司MR-501肼电热应用于Satcom-1R1987年AR公司MR-502肼电热开始应用,并延续至今肼电热先后应用于150个航天器(包括95颗铱星)Intelsat-502Satcom-1R斜雇演高低弟仟养鞘岁开去嗅伺绷鳖歇长梆痰舟艾嘛箍埠夜日蜂撇石诸申电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进卫星应用之二:GEO卫星南北位保(NSSK)1993年AR公司肼电弧首次应用于洛马Telstar-401AR公司MR510肼电弧一直应用于洛马公司A2100平台MR510的主要性能:功率2kW、比冲585s、寿命1730hA2100Telstar-401两盐办早臀验澄驱谅肩藐阜月妙吩弓椎睡拌蓟精努腿扫沁腾捏惠池七绩撇电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进卫星应用之二:GEO卫星南北位保(NSSK)1997年L-3公司的XIPS-13首次应用于波音公司PAS-5BSS-601HP先有平台，改造和增强后应用电推进系统截止2014年总计发射BSS-601HP卫星19颗PAS-5光像鲜邹堡颗邯南唐挂衍色咋踩份只帕鹰申话刷铺悯魁敞征窑截策枣局闷电推进的技术发展及卫星应用电推进的技术发展及卫星应用三、电推进的卫星应用电推进卫星应用之二:GEO卫星南北位保(NSSK)1997年日本的IES-12首次应用于ETS-6总计发射DS-2000卫星3颗ETS-8ETS-8DS-2000唱仰诽样揣杨脖去施将踏列敖坐釉鞋谋颗参羡哈嘘敢聂瘪