一種離子推力器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子推力器空間應(yīng)用于地面試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子推力器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離子推力器是目前空間使用的先進(jìn)推力器，處于開始使用階段，要求在空間工作的時(shí)間超過15年，又是航天器中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)其可靠性和壽命要求很高，在離子推力器和地面試驗(yàn)過程中，如何保證離子推力器在長(zhǎng)期工作中保持工作穩(wěn)定和磨損較低，是推力器應(yīng)用研究的重要方面，而推力器的控制時(shí)序決定了推力器的工作過程，尤其是對(duì)打火的處理，合理的控制時(shí)序是推力器能夠長(zhǎng)壽命工作的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種離子推力器的控制方法，能夠保證完成規(guī)定的推進(jìn)任務(wù)的同時(shí)，將推力器的磨損減低，實(shí)現(xiàn)推力器的長(zhǎng)壽命工作。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種離子推力器的控制方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1、首先對(duì)離子推力器進(jìn)行自檢，如果有故障，則停機(jī)檢修；如果沒有故障，進(jìn)入下一步；
[0007]步驟2、先進(jìn)行中和器的加熱與點(diǎn)火，如果中和器加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果中和器加熱和點(diǎn)火成功，則再進(jìn)行主陰極的加熱與點(diǎn)火:如果主陰極加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果主陰極加熱和點(diǎn)火成功，進(jìn)入下一步；
[0008]步驟3、啟動(dòng)放電室工作；放電室穩(wěn)定工作后，引出束流，離子推力器進(jìn)入推力輸出過程中；
[0009]步驟4、在引出束流的過程中，不斷檢測(cè)推力器屏柵極與加速柵極之間的打火情況，如果出現(xiàn)打火，關(guān)閉屏柵極與加速柵極的電源，立即停止束流引出；
[0010]步驟5、延遲1ms至10ms的時(shí)間后，再重新引出束流；
[0011]步驟6、在完成推進(jìn)任務(wù)后，推力器停止工作。
[0012]較佳的，主陰極和中和器的點(diǎn)火過程均由加熱開始，分別連續(xù)檢測(cè)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度，當(dāng)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度分別達(dá)到點(diǎn)火要求時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的高壓點(diǎn)火電源實(shí)施點(diǎn)火。
[0013]較佳的，所述主陰極電源和中和器電源為500V-1200V的單脈沖電源，脈沖寬度為5微秒至50微秒。
[0014]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0015](I)本發(fā)明設(shè)置了柵極間打火檢測(cè)功能，在推力器引出束流過程中，隨時(shí)監(jiān)視打火出現(xiàn)，打火出現(xiàn)后停止束流引出，盡快將打火熄滅，極大的縮短了打火時(shí)間，減少了打火引起的柵極材料蒸發(fā)，保證了柵極的使用壽命；先點(diǎn)中和器、后點(diǎn)主陰極，使得離子推力器工作過程中引起的衛(wèi)星電位變化相對(duì)減小，降低了離子推力器對(duì)衛(wèi)星的影響；使用本流程控制推力器運(yùn)行，不僅流程簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，而且極大減少了推力器工作中斷的概率，推力器工作的連續(xù)性得到了加強(qiáng)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提出的離子推力器控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018]如圖1所示，一種離子推力器的控制方法，包括如下步驟:
[0019]步驟1、首先對(duì)離子推力器進(jìn)行自檢，如果有故障，則停機(jī)檢修；如果沒有故障，進(jìn)入下一步；
[0020]步驟2、先進(jìn)行中和器的加熱與點(diǎn)火，如果中和器加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果中和器加熱和點(diǎn)火成功，則再進(jìn)行主陰極的加熱與點(diǎn)火:如果主陰極加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果主陰極加熱和點(diǎn)火成功，進(jìn)入下一步；
[0021]步驟3、啟動(dòng)放電室工作；放電室穩(wěn)定工作后，引出束流，離子推力器進(jìn)入推力輸出過程中；
[0022]步驟4、在引出束流的過程中，不斷檢測(cè)推力器屏柵極與加速柵極之間的打火情況，如果出現(xiàn)打火，關(guān)閉屏柵極與加速柵極的電源，立即停止束流引出；
[0023]步驟5、延遲1ms至10ms的時(shí)間后，再重新引出束流；
[0024]步驟6、在完成推進(jìn)任務(wù)后，推力器停止工作。
[0025]其中，主陰極和中和器的點(diǎn)火過程均由加熱開始，分別連續(xù)檢測(cè)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度，當(dāng)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度分別達(dá)到點(diǎn)火要求時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的高壓點(diǎn)火電源實(shí)施點(diǎn)火。
[0026]主陰極電源和中和器電源為500V-1200V的單脈沖電源，脈沖寬度為5微秒至50微秒。
[0027]采用本發(fā)明的控制方法對(duì)20cm氙離子推力器進(jìn)行控制，在軌工作3年時(shí)間，性能穩(wěn)定，工作安全可靠。
[0028]另外，還采用本發(fā)明的控制方法對(duì)20cm離子推力器進(jìn)行地面壽命試驗(yàn)，離子推力器按此控制流成實(shí)施控制，推力器已經(jīng)工作近兩年，累計(jì)工作時(shí)間近萬小時(shí)，實(shí)現(xiàn)了推力器的長(zhǎng)壽命工作。
[0029]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種離子推力器的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、首先對(duì)離子推力器進(jìn)行自檢，如果有故障，則停機(jī)檢修；如果沒有故障，進(jìn)入下一步； 步驟2、先進(jìn)行中和器的加熱與點(diǎn)火，如果中和器加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果中和器加熱和點(diǎn)火成功，則再進(jìn)行主陰極的加熱與點(diǎn)火:如果主陰極加熱或點(diǎn)火失敗，則停機(jī)檢修；如果主陰極加熱和點(diǎn)火成功，進(jìn)入下一步； 步驟3、啟動(dòng)放電室工作；放電室穩(wěn)定工作后，引出束流，離子推力器進(jìn)入推力輸出過程中； 步驟4、在引出束流的過程中，不斷檢測(cè)推力器屏柵極與加速柵極之間的打火情況，如果出現(xiàn)打火，關(guān)閉屏柵極與加速柵極的電源，立即停止束流引出； 步驟5、延遲1ms至10ms的時(shí)間后，再重新引出束流； 步驟6、在完成推進(jìn)任務(wù)后，推力器停止工作。2.如權(quán)利要求1所述的一種離子推力器的控制方法，其特征在于，主陰極和中和器的點(diǎn)火過程均由加熱開始，分別連續(xù)檢測(cè)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度，當(dāng)主陰極和中和器發(fā)射體的溫度分別達(dá)到點(diǎn)火要求時(shí)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的高壓點(diǎn)火電源實(shí)施點(diǎn)火。3.如權(quán)利要求1所述的一種離子推力器的控制方法，其特征在于，所述主陰極電源和中和器電源為500V-1200V的單脈沖電源，脈沖寬度為5微秒至50微秒。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子推力器的控制方法，設(shè)置了柵極間打火檢測(cè)功能，在推力器引出束流過程中，隨時(shí)監(jiān)視打火出現(xiàn)，打火出現(xiàn)后停止束流引出，盡快將打火熄滅，極大的縮短了打火時(shí)間，減少了打火引起的柵極材料蒸發(fā)，保證了柵極的使用壽命；先點(diǎn)中和器、后點(diǎn)主陰極，使得離子推力器工作過程中引起的衛(wèi)星電位變化相對(duì)減小，降低了離子推力器對(duì)衛(wèi)星的影響；使用本流程控制推力器運(yùn)行，不僅流程簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，而且極大減少了推力器工作中斷的概率，推力器工作的連續(xù)性得到了加強(qiáng)。
【IPC分類】F03H1/00
【公開號(hào)】CN105065220
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510412634
【發(fā)明人】崔鐵民, 孟偉, 王蒙, 李興坤
【申請(qǐng)人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月14日