网站首页 中心介绍 工作动态政策文件政务公开交流合作职业鉴定人事信息人才交流航天新闻职称评审 信息中心
           热门信息
 · 航天业迅猛发展 合金材料..
 · 高红卫:学习贯彻《党章》..
 · 中国航天体制仍处转型期
 · 2016中国的航天(白皮书全..
 · 国家税务总局关于中国航空..
 · 高红卫:中国制造业转型升..
 · 航天通信控股集团股份有限..
 · 航天云网牵头成立中国制造..
 · 2020年度北京市高级专业技..
 · 2017宇航发射实现“开门红..
    最新文章
  ·2020年度北京市中级专业技..
  ·2020年度北京市高级专业技..
  ·2019年度北京市高级专业技..
  ·2021中国航天首飞成功
  ·2月10日中国航天将再创历..
  ·2019年度北京市高级专业技..
  ·未来中国航天还有这些计划
  ·愿意合作但美国政策限制
  ·打造国家级航空先进制造业..
  ·李军一行莅临航空检查指导..
   当前位置: 网站首页>>政务公开 >> 离子推进器技术领先全球
 
离子推进器技术领先全球
 
[来源: 中国航天人才网 | 作者: 原创 | 日期:2021年1月10日 | 浏览28 次] 【  
 

火箭通过燃烧液体或固体燃料来产生推力,给太空探索带来了很大困难。这要从“火箭方程”说起,1903年,俄罗斯科学家、现代火箭及航天之父康斯坦丁·E·齐奥尔科夫斯基(Konstantin E. Tsiolkovsky)首先提出了“火箭方程”。后来飞行任务设计者一直用这个公式来计算完成特定飞行任务所需的推进剂的量。

根据这个方程,火箭想要使用更少的燃料就需要有更高的喷气速度,火箭燃料的喷气速度只能达到3-4千米/秒,想要飞得更远就需要有更高的飞行速度,燃料消耗随这个速度的增加呈指数增长,火箭所需燃料的质量将超过飞行机总质量的99.98%,这基本没有给科学设备留有什么空间。

这里要说一下,采用火箭进行太空探索时,他的飞行并不像飞机飞行那样慢慢消耗燃料,实际上燃料在起飞的几分钟内就用完了,其它时候是采用滑行。为了节能工程师们不得不设计好飞行器的飞行路线,利用星球的引力效应将飞行器甩出去,这将多花费几年的时间,发射时机的选择也受到很多限制。

想改进火箭有很多的难度,为了提高喷气速度就需要有更高的温度,这对化学反应释放的能量和火箭燃烧室内壁的材质都提出了要求。难怪有人提出了采用核裂变技术发射火箭的想法,可见为了提高速度工程师真的绞尽脑汁。

等离子火箭技术是把等离子体(即带电原子或分子构成的气团)加速到极高速度来产生推力。用激光、微波或射频波照射气体或者对气体施加强电场,这一类方法把能量强加给气体就能产生等离子体,额外的能量使气体中的原子或分子释放出电子。

由于等离子体包含带电粒子,它们的运行能受到电场和磁场的强烈影响,这时对等离子体施加电场或电磁场,就可以使部分粒子加速,从飞行器尾部喷出产生推力。

等离子火箭技术众多,研究人员想出了许多构想,技术成熟程度各不相同。其中最为成熟的有三种。离子推进器、霍尔推进器和磁等离子推进器。

离子推进器产生的喷气速度可以达20千米/秒~50千米/秒。目前有几十台离子推进器在商用卫星上运转,用于卫星的“位置保持”及姿态控制。与燃料推进器相比,可大大减少所需的燃料,每颗卫星能节省上百万美元。

霍尔推进器的避免了空间电荷限制,因此拥有更高的推力密度,比同等尺寸的离子发动机更迅速地把飞行器加到高速。霍尔推进器的喷气速度介于10千米/秒~50千米/秒之间。目前有200多台霍尔推进器在地球轨道卫星上应用。欧洲空间局的智慧1号也使用了霍尔推进器,因而飞向月球耗费的燃料很少。

磁等离子动力推进器的设计方案摒弃了霍尔电流,电流与电场几乎成一条直线。这个电流不像霍尔电流那样容易被原子碰撞破坏,因此磁等离子动力推进器允许等离子体变得更加稠密。磁等离子动力推进器能够产生15千米/秒~60千米/秒的喷气速度。

说了这么多优点,最后说说电火箭的问题,离子发动机的推力还很小,目前深空1号的离子发动机产生的推力,大约只相当于一张纸的重量。霍尔推进器尺寸很小,运行寿命也还不够长。

目前无论哪一种电火箭,提供的加速度都比燃料火箭差很远,只能依靠长时间加速才能达到高速。但用相同质量燃料,它能达到的最终速度却比常规推进快很多,因此反而能更快抵达遥远目的地。由于最终速度更快,它们也不必耗时费力地绕远路去借助其他行星的引力助推了。

不管怎样电火箭的优势得天独厚,方便的能量来源,更高的喷气速度,更高的能量转化效率以及更省钱,随着电火箭技术的不断进步,人类在太阳系内自由遨游指日可待。


责任编辑:admin   
   上一篇: 没有了!
   下一篇: 没有了!
 · 航天总体部如何念好“人才经”? [1987]
 · 航天业迅猛发展 合金材料需求大增 [1668]
 · 实验随天宫二号升空 港生冀参与国家航天事 [1623]
 · 明星航模进校园 青少年航空航天科普活动启 [1509]
   相关文章:
·2020年度北京市中级专业技术资格评审结果公示(第156号) [8]
·吕梁市委书记孙大军与中戎国鑫航天科技公司等企业考察团会谈 [18]
·航天科工二院再获信息化建设多项殊荣 [13]
·2020年度北京市高级专业技术资格评审结果公示(第155号) [23]
 
 
  相关评论无
*用 户 名:  游客: *电子邮件:  游客:
*评论内容:(100字以内)
 
 

copyright@2005-2020. 中国航天工业人才信息网官网(原国家航空部人才网) Inc.All rights reserved.

主办单位:中国航空工业人才信息网 邮政编码:100028 通信地址:中国北京市朝阳区西坝河北里甲24号 网站备案:京ICP备05040221号