脈衝等離子體推進理論和關鍵技術（簡體書）

本書就國內外發展較早的脈衝等離子體推力器(PPT)討論了脈衝等離子體推進技術。首先結合PPT的國內外應用情況，闡述PPT的發展背景與目前的研究意義與困難。然後，主要針對PPT發展中的實驗技術、理論分析模型、固體推進劑性能、點火過程分析、二次放電實驗等幾個關鍵技術進行具體章節介紹。

目錄

叢書序

前言

第1章 緒論

1.1 脈衝等離子體推力器的研究背景 001

1.2 脈衝等離子體推力器的基本原理 002

1.2.1 脈衝等離子體推力器的基本原理 002

1.2.2 脈衝等離子體推力器的優缺點 004

1.3 國內外的研究現狀及發展趨勢 005

1.3.1 脈衝等離子體推力器應用及樣機研製概況 005

1.3.2 國內外實驗研究成果及分析 011

1.3.3 國內外數值仿真研究成果及分析 013

參考文獻 016

第2章 脈衝等離子體推力器的構成及實驗測試

2.1 脈衝等離子體推力器實驗樣機設計 022

2.1.1 推進劑和供給系統 023

2.1.2 儲能電容器 023

2.1.3 點火系統 023

2.1.4 放電電極 025

2.1.5 傳輸、連接和絕緣部件 025

2.2 測試系統 026

2.2.1 放電參數測量系統 026

2.2.2 推力器性能參數測試 027

2.2.3 等離子體特性參數測試 033

2.2.4 脈衝等離子體推力器典型設計及實驗測試 041

參考文獻 042

第3章 脈衝等離子體推力器的數學模型

3.1 經典彈丸模型 044

3.1.1 動力學模型的建立 044

3.1.2 模型的驗證與分析 049

3.2 改進彈丸模型 051

3.2.1 動力學模型的建立 051

3.2.2 燒蝕質量模型的建立 053

3.3 多電流片模型 056

3.3.1 多電流片模型的建立 056

3.3.2 模型的驗證與分析 062

3.4 磁流體MHD模型 063

3.4.1 PTFE推進劑MHD模型 063

3.4.2 水推進劑MHD模型 077

參考文獻 086

第4章 脈衝等離子體推力器的固體推進劑PTFE特性研究

4.1 PTFE熱化反應及其高溫等離子體系的熱物性分析 088

4.1.1 可能存在的燒蝕組分和化學反應方程 088

4.1.2 PTFE中性燒蝕組分計算 091

4.1.3 PTFE高溫等離子體組分及熱物性計算 094

4.2 PTFE的TGDSC測試 103

4.2.1 TGDSC簡介 103

4.2.2 測試結果與分析104

4.3 脈衝等離子體推力器輻射機制及工作過程仿真研究 107

4.3.1 熱等離子體輻射機制分析 107

4.3.2 熱等離子體輻射計算 108

4.3.3 計算結果及分析 109

參考文獻 114

第5章 脈衝等離子體推力器固體推進劑PTFE燒蝕過程

5.1 PTFE燒蝕邊界層的物理模型 116

5.1.1 PTFE燒蝕邊界層概述 116

5.1.2 經典的燒蝕邊界層模型 117

5.1.3 基於雙峰速度分佈函數的KB模型 118

5.2 不同模型下克努森層參數跳躍關係的對比與分析 125

5.3 燒蝕邊界層外邊界速度的理論分析及其對燒蝕特性的作用機制 129

5.3.1 不同等離子體層加速機制下燒蝕邊界層外邊界速度的數值研究 131

5.3.2 不同等離子體層加速機制下固體聚合物燒蝕蒸發速率的數值研究 134

5.4 脈衝等離子體推力器燒蝕工作過程的數值研究 138

5.4.1 物理模型 139

5.4.2 PPT燒蝕工作過程數值計算 144

5.4.3 計算結果與分析 151

參考文獻 166

第6章 脈衝等離子體推力器推進劑的研究

6.1 固體推進劑 167

6.1.1 聚四氟乙烯(PTFE)167

6.1.2 複合推進劑 169

6.1.3 熱塑性塑料 170

6.1.4 其他材料 170

6.2 脈衝等離子體推力器的氣體推進劑 171

6.3 脈衝等離子體推力器的液體推進劑 173

6.3.1 液態金屬推進劑 173

6.3.2 揮發性非金屬液體推進劑 174

6.3.3 非揮發性非金屬液體推進劑 176

6.4 未來展望 180

參考文獻 180

第7章 脈衝等離子體推力器點火過程研究

7.1 脈衝等離子體推力器點火過程研究問題 183

7.1.1 研究方案設定 183

7.1.2 點火過程實驗結果分析 184

7.2 脈衝等離子體推力器點火過程機制分析 185

7.2.1 電極擊穿過程的機制 185

7.2.2 相關參數對點火過程的影響 191

7.2.3 提高PPT放電穩定性的思路 194

參考文獻 195

第8章 脈衝等離子體推力器能量損失體系與分布式放電實驗

8.1 脈衝等離子體推力器能量損失體系 197

8.2 分布式放電脈衝等離子體推力器實驗 203

8.2.1 分布式放電脈衝等離子體推力器研製背景 203

8.2.2 分布式放電脈衝等離子體推力器實驗的設計 204

8.2.3 分布式放電實驗脈衝等離子體推力器研究結果討論 205

參考文獻 209

第9章 非平行板構型脈衝等離子體推力器研究

9.1 不同極板構型 210

9.1.1 擴張型極板脈衝等離子體推力器 210

9.1.2 分段陽極型脈衝等離子體推力器 215

9.1.3 同軸式脈衝等離子體推力器 220

9.2 不同工作原理 224

9.2.1 Zpinch型脈衝等離子體推力器 224

9.2.2 電熱式脈衝等離子體推力器 225

9.2.3 吸氣式脈衝等離子體推力器例子 228

參考文獻 230