供應(yīng)微動開關(guān)SAIA BURGESS V9N現(xiàn)貨

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技術(shù)原理

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傳統(tǒng)的火箭是通過尾部噴出高速的氣體實現(xiàn)向前推進(jìn)的。離子推進(jìn)器也是采用同樣的噴氣式原理，但是它并

離子推進(jìn)器

不是采用燃料燃燒而排出熾熱的氣體，不采用化學(xué)燃燒方式，而是通過電能作用于工質(zhì)激發(fā)高速離子流向后推進(jìn)。它所噴出的是一束帶電粒子或是離子。它所提供的推動力或許相對較弱，但關(guān)鍵的是這種離子推進(jìn)器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要離子推進(jìn)器能夠*保持性能穩(wěn)定，它終將能夠把太空飛船加速到更高的速度。

相關(guān)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到一些太空飛船上，比如日本的“隼鳥”太空探測器，歐洲的“智能1號”太空船和美國的”黎明號“等，而且技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。未來較有希望成為更遠(yuǎn)外太空旅行飛船推進(jìn)器的可能就是VASIMR等離子火箭。這種火箭與一般的離子推進(jìn)器稍有不同。普通的離子推進(jìn)器是利用強大的電磁場來加速離子體，而VASIMR等離子火箭則是利用射頻發(fā)生器將離子加熱到100萬攝氏度。在強大的磁場中，離子以固定的頻率旋轉(zhuǎn)，將射頻發(fā)生器調(diào)諧到這個頻率，給離子注入特強的能量，并不斷增加推進(jìn)力。試驗初步證明，如果一切順利，VASIMR等離子火箭將能夠推動載人飛船在39天內(nèi)到達(dá)火星。

特點

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離子電推進(jìn)發(fā)動機的特點是加速度很低，可能會只有幾厘米/秒甚至更低，有人形容這種推力只能“吹動一張紙”。但與化學(xué)火箭極短的燃燒時間不同，電推進(jìn)火箭提供的加速時間可以很長，因此發(fā)動機比沖很大，就是說同樣質(zhì)量的工質(zhì)能提供更大的總推力和終速度。另一方面，衛(wèi)星的調(diào)姿和變軌，微小推力往往就已足夠。 [3] 

性能評價方法

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離子推進(jìn)器是一種動力裝置，評價性能的方法是在保證其推力、比沖的條件下，評價效率的高低，效率越高，說明推進(jìn)器性能越好，直觀表現(xiàn)為在一定的推力和比沖下，離子推進(jìn)器所消耗的功率越小，那么性能就越優(yōu)。在進(jìn)行離子推進(jìn)器性能評價時，首先要測量推力和比沖，然后再測量或推算效率，或者說是測量推進(jìn)劑的利用率和所消耗的電功率。 [1] 

離子推進(jìn)器的推力較小，通常在毫牛頓級，目前國外測量離子推進(jìn)器推力的方法大致有兩種：一種是直接測量，另一種是用公式計算。由于推力較小，在地面測量時，因為重力、電纜引線和推進(jìn)劑管路等的影響，會造成較大的測量誤差。為了提高推力測量的準(zhǔn)確性，一般采用直接測量和公式計算相結(jié)合的方法來測算。一般來說，在產(chǎn)品開發(fā)研制初期，可以采用公式計算法計算推力，在產(chǎn)品基本定型后，再直接測量推力，并與公式法進(jìn)行比較。目前國外測量微小推力，應(yīng)用較多的是采用微量天平和激光干涉法測量微小位移，早期還有倒擺和扭擺等機械式位移測量法。我國開發(fā)了天平法來測量微小推力的方法，但是在測量離子推進(jìn)器的推力時，由于等離子體的影響，使測量系統(tǒng)產(chǎn)生放電打火現(xiàn)象，影響測量結(jié)果。推力直接測量法的測量系統(tǒng)都比較復(fù)雜，而且測量過程也繁瑣，在測量時，不但需要對系統(tǒng)進(jìn)行在線校對，而且還會產(chǎn)生噪聲干擾而影響測量精度，離子推進(jìn)器工作產(chǎn)生的等離子體也會對微量天平產(chǎn)生影響，甚至使天平無法正常工作，還需要進(jìn)行屏蔽處理。評價離子推進(jìn)器性能，除推力外，還需要測量比沖，推進(jìn)劑流量和消耗功率。歐盟在對RIT－XT射頻離子推進(jìn)器進(jìn)行性能評價時，主要對其推力、比沖、推進(jìn)劑利用率（不包括中和器流量）和總功耗進(jìn)行了測量。 [1] 

現(xiàn)狀

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離子推進(jìn)器將電能和氙氣轉(zhuǎn)化為帶正電荷的高速離子流，金屬高壓輸電網(wǎng)對離子流施加靜電引力，離子流獲得加速度，加速后的離子使推進(jìn)器獲得時速高達(dá)143201千米的速度，推動航天器前進(jìn)。離子發(fā)動機的燃燒效率比常規(guī)化學(xué)發(fā)動機的高大約10倍。

自2012年起，經(jīng)過1萬小時運轉(zhuǎn)后，中國成功在“實踐9號”科學(xué)衛(wèi)星上完成XIPS-20氙離子推進(jìn)器的測試工作。該推進(jìn)器直徑只有200毫米，重140千克。離子推進(jìn)器的主要優(yōu)勢是，盡管與化學(xué)燃料發(fā)動機比，離子推進(jìn)器的推動力相對較弱卻穩(wěn)定、高效，使用燃料較少。在太空探索中，小直徑的離子推進(jìn)器也能減小衛(wèi)星的質(zhì)量。 [4]  我國發(fā)射的“實踐9號”攜帶的衛(wèi)星上*次使用了離子電推力技術(shù)，從此為我國的航天技術(shù)開啟了一扇新的大門。此前該種技術(shù)一直被美俄等航天強國所壟斷 [5]  。

研制部門

研制部門是蘭州空間物理研究所（510）所的科研團隊。510所是國內(nèi)早開展電推進(jìn)技術(shù)研究的單位，早在1974年就開始研制離子電推力系統(tǒng)，到了1986年研制了80毫米汞離子電推進(jìn)，該成果于1987年獲得了國家科技進(jìn)步一等獎，在當(dāng)時達(dá)到了*水平，產(chǎn)品水平不弱于從上世紀(jì)50年代就開始從事此方面研究的美國。可這反而成了離子電推進(jìn)系統(tǒng)由勝轉(zhuǎn)衰的時候。由于當(dāng)時科學(xué)技術(shù)的制約，以及美國也沒有開始應(yīng)用，國家相關(guān)部門決定不再從事離子電推進(jìn)系統(tǒng)的研究。而這一放就是十年。但是510所看好這項技術(shù)在未來的發(fā)展前途，并沒有解散這支科研隊伍，通過自籌資金一直維持著這支科研隊伍。并于1988年至1993年期間研制成功了90毫米氙離子電推進(jìn)系統(tǒng)。

設(shè)備信息

實踐9號A星攜帶的離子電推進(jìn)系統(tǒng)*點火成功，穩(wěn)定工作3分鐘，隨后又進(jìn)行了第二次點火，穩(wěn)定工作了近4分鐘，實踐九號A星離子電推進(jìn)系統(tǒng)飛行試驗取得了開門紅。整個離子電推分系統(tǒng)包括1個推進(jìn)劑貯存模塊、1個調(diào)壓模塊、4個流量控制模塊、4臺離子電推進(jìn)器以及其他附屬設(shè)備，系統(tǒng)干重約140千克。單臺離子電推進(jìn)器額定推力40毫，比沖3000秒左右，工作壽命在10000至15000小時之間，達(dá)到了*水平 [5]  。

新型推進(jìn)器

新型離子推進(jìn)器研制計劃是在“深空1號“探測器任務(wù)成功完成的基礎(chǔ)上制定的。1998年美國發(fā)射一個以驗證*飛行技術(shù)為目的的“深空1號“探測器。該探測器由一個直徑3.048分米的離子推進(jìn)器提供動力，在為期20個月的飛行任務(wù)期間，航天器達(dá)到了12711千米的時速。 “深空1號“飛行任務(wù)的成功是向大功率離子推進(jìn)的廣泛應(yīng)用邁出的*步。與“深空1號“離子發(fā)動機相比，NASA更高性能氙推進(jìn)離子發(fā)動機可攜帶的有效載荷要多得多，壽命更長一些。

太空內(nèi)推進(jìn)計劃尋求研制*的推進(jìn)技術(shù)，以便*降低NASA的科學(xué)任務(wù)的成本、減少質(zhì)量和縮短行進(jìn)時間。

離子發(fā)動機

離子發(fā)動機，也就是通常所說的“電火箭”，其原理也并不復(fù)雜，推進(jìn)劑被電離成粒子，在

等離子發(fā)動機

電磁場中加速，高速噴出。從發(fā)展趨勢來看，美國的研究范圍幾乎覆蓋了所有類型的電推力器，但以離子發(fā)動機的研制為主，美國宇航局在其中扮演了活進(jìn)技術(shù)應(yīng)用及準(zhǔn)備計劃”。1998年10月美國宇航局發(fā)射的空間探測器“深空1號“*實現(xiàn)了以離子發(fā)動機系統(tǒng)為主推進(jìn)，這標(biāo)志著電推進(jìn)的應(yīng)用進(jìn)入了一個嶄新階段。“深空1號“在離子推進(jìn)系統(tǒng)工作期間，其自主導(dǎo)航儀能夠根據(jù)太陽電池陣產(chǎn)生電能的模型和器載設(shè)備功耗的情況，選擇推力器的節(jié)流級，調(diào)節(jié)推力大小。在一般情況下，彈道機動和中途修正也由離子推進(jìn)系統(tǒng)來執(zhí)行。

歐空局已經(jīng)將電推進(jìn)作為未來*技術(shù)之一。法國正在研制穩(wěn)態(tài)等離子體推力器，歐空局準(zhǔn)備應(yīng)用氙離子推力器。歐空局向月球發(fā)射SMART－1探測器的目的之一就是驗證如何利用離子推進(jìn)技術(shù)把未來的探測器送入繞水星運行的軌道。

俄羅斯的穩(wěn)態(tài)等離子體推力器得到了實際應(yīng)用。日本的電弧加熱式推力器已在空間自由飛行器上通過在軌測試。

電推進(jìn)研究對象還擴展到了一些采用新的工作原理的推進(jìn)方案，如采用微加工工藝成型的微型離子器、采用等離子體氣體聚變的推力器等。而所有這些項目大多得到了政府和大公司的資金支持。

核推進(jìn)火箭

上核推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)也已嶄露頭角。核推進(jìn)火箭提供的大速度增量可達(dá)到每秒22千米

核推進(jìn)火箭想象圖

，可以大大縮短探測器到達(dá)月球的時間。運用核推進(jìn)火箭，探測器到達(dá)土星的飛行時間只需要3年，而傳統(tǒng)航天器則要花費7年的時間。核推進(jìn)火箭非常安全而且有利于環(huán)保，這一點與人們平時的想象相反，因為發(fā)射核火箭時，放射性并不強。載有核助推器的空間探測器可作為普通化學(xué)火箭頭部的有效載荷被發(fā)射出去，當(dāng)有效載荷進(jìn)入地球高軌道(即大約800千米以上)時，核反應(yīng)堆開始工作。

制造核動力火箭發(fā)動機所需的技術(shù)并非遙不可及。美國已經(jīng)設(shè)計出一種小型核動力火箭發(fā)動機，稱為微型核反應(yīng)堆發(fā)動機，大約還要6～7年可制造出來。美國宇航局表示，它在月球探測技術(shù)方面想做的主要是加速包括核能推進(jìn)在內(nèi)的新推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)工作。在美國宇航局2003財年預(yù)算草案中，有4650萬美元用于核推進(jìn)研究；有7900萬美元用于航天器核反應(yīng)堆研制。

在月球探測中，縮短到達(dá)月球的時間，使觀測衛(wèi)星能以較少的推進(jìn)劑攜帶更多的觀測儀器等要求，都會使電推進(jìn)、核推進(jìn)等高效推進(jìn)技術(shù)成為重要的技術(shù)而得以更快地發(fā)展。

發(fā)展趨勢

編輯

小型化輕便化

高效能源變換技術(shù)將朝著小

小型離子推進(jìn)器

型、輕便太陽電池方向發(fā)展。在傳輸技術(shù)方面，未來將開發(fā)微波或激光能源傳輸技術(shù)，包括從月球探測器，從月球上的能源站到月球探測器等的能源傳輸。

由于傳統(tǒng)控制技術(shù)越來越難以滿足航天器月球探測任務(wù)多樣性和姿態(tài)控制、軌道控制的高性能指標(biāo)要求，*航天國家早在20世紀(jì)80年代就著手發(fā)展航天器智能自主技術(shù)，并在自己的空間探測計劃中逐漸增大了對智能自主技術(shù)的投入力度。

在軌智能自主技術(shù)

歐空局較早就展開了在軌智能自主技術(shù)的研究

離子推進(jìn)器結(jié)構(gòu)

。美國宇航局“新盛世”計劃把智能自主技術(shù)放在*，旨在研制自主航天器，使深的依賴。俄羅斯和日本的航天研究機構(gòu)，在自主技術(shù)方面也都開展了研發(fā)工作。印度宇航界也非常重視具有自主功能的軟件的開發(fā)。

*航天國家在“戰(zhàn)略規(guī)劃→研究開發(fā)→型號應(yīng)用”各個層次都非常重視探測器智能自主技術(shù)。他們往往按照“走一步、看一步、想一步”的三步曲進(jìn)行發(fā)展，即利用*成熟技術(shù)做當(dāng)前之事，與此同時大力開發(fā)試驗下一步*技術(shù)，同時還要想到更遠(yuǎn)的需求以便提早作技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。