中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 14:10:40
这个什么情况,之前官网上有,现在又找不到
http://bbs.tiexue.net/post2_7611067_1.html

中国电火箭又取得了重大的进步。据报道,中国航天科技集团公司五院502所研制成功磁聚焦霍尔推力器,累计工作达1000小时。与此前曾报道持续工作达10000小时的国产离子电火箭相比,霍尔电火箭具有推力更大,理论寿命更长的特点。该型火箭将可用于我国未来大型卫星平台。目前,美国、俄罗斯、欧洲在电火箭方面也在积极开展研究,中国在这方面是后起之秀,追赶速度很快。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

中国科研工作者正在测试霍尔效应电火箭
中国航天网报道,前不久,中国航天科技集团公司五院502所磁聚焦霍尔推力器圆满完成性能测试实验,累计工作达1000小时,关键性能指标达国际一流水平,其具有小羽流发散角、高比冲、高效率的特点,适用于我国后续大型卫星平台对电推进的性能需求。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

2013年3月,510所霍尔效应电火箭完成联调测试,图为正在对控制装置进行测试的科研人员
据网络资料,在航天器推进中,霍尔推力器是离子推力器(ion thruster)的一种,霍尔推力器有时也称为霍尔效应推力器Hall effectthrusters或霍尔电流推力器Hall current thrusters。霍尔推力器一般被认为是具有中等比冲(1600s)的空间推进技术。霍尔推力器自1960年代以来在理论和试验研究上取得了很大进步。
霍尔推力器可使用多种推进剂,最常用的是氙。其他推进剂包括氡、氩、铋、碘、镁和锌。
霍尔推力器喷气速度最大可达10-80km/s(比冲1000 - 8000s),但绝大多数型号喷气速度在15-30km/s (比冲1500 - 3000s)。霍尔推力器推力与功率有关。1.35kw的推力器可产生83mN的推力。高功率型号在实验室环境中推力达到了3N。(相比之下,离子电火箭的推力目前最大不超过100mN)100kW功率量级的氙气霍尔推力器也已得到验证。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

这个什么情况,之前官网上有,现在又找不到
http://bbs.tiexue.net/post2_7611067_1.html

中国电火箭又取得了重大的进步。据报道,中国航天科技集团公司五院502所研制成功磁聚焦霍尔推力器,累计工作达1000小时。与此前曾报道持续工作达10000小时的国产离子电火箭相比,霍尔电火箭具有推力更大,理论寿命更长的特点。该型火箭将可用于我国未来大型卫星平台。目前,美国、俄罗斯、欧洲在电火箭方面也在积极开展研究,中国在这方面是后起之秀,追赶速度很快。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

中国科研工作者正在测试霍尔效应电火箭
中国航天网报道,前不久,中国航天科技集团公司五院502所磁聚焦霍尔推力器圆满完成性能测试实验,累计工作达1000小时,关键性能指标达国际一流水平,其具有小羽流发散角、高比冲、高效率的特点,适用于我国后续大型卫星平台对电推进的性能需求。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

2013年3月,510所霍尔效应电火箭完成联调测试,图为正在对控制装置进行测试的科研人员
据网络资料,在航天器推进中,霍尔推力器是离子推力器(ion thruster)的一种,霍尔推力器有时也称为霍尔效应推力器Hall effectthrusters或霍尔电流推力器Hall current thrusters。霍尔推力器一般被认为是具有中等比冲(1600s)的空间推进技术。霍尔推力器自1960年代以来在理论和试验研究上取得了很大进步。
霍尔推力器可使用多种推进剂,最常用的是氙。其他推进剂包括氡、氩、铋、碘、镁和锌。
霍尔推力器喷气速度最大可达10-80km/s(比冲1000 - 8000s),但绝大多数型号喷气速度在15-30km/s (比冲1500 - 3000s)。霍尔推力器推力与功率有关。1.35kw的推力器可产生83mN的推力。高功率型号在实验室环境中推力达到了3N。(相比之下,离子电火箭的推力目前最大不超过100mN)100kW功率量级的氙气霍尔推力器也已得到验证。
中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美

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2014-5-17 01:40 上传

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推力大,比冲就会小了吧。。。要么就是功率会高一些
中国航天是近年少有的,能传来愉快消息的地方,赞!
Based on data released from previous VX-100 testing,[9] it was expected that the VX-200 engine would have a system efficiency of 60–65% and thrust level of 5 N.

During November 2010, long duration, full power firing tests were performed with the VX-200 engine reaching the steady state operation for 25 seconds thus validating basic design characteristics.[20]

Results presented to NASA and academia in January 2011 have confirmed that the design point for optimal efficiency on the VX-200 is 50 km/s exhaust velocity, or an Isp of 5000 s.

按照wiki的数据,美帝的vasimr实验室进度是在2011年达到的5N推力级别,其实这块上中国和美国进度基本一致,然后美帝的功率级别是在200KW

文章中的(相比之下,离子电火箭的推力目前最大不超过100mN),这段话是当前已经投入使用的电火箭的推力界别,例如1998年的深空一号

“中国霍尔效应电火箭完成测试 推力远超美”所以这个标题里的结论颇有歧义,应该说中国实验室内最新验证电火箭发动机完成测试,推力远超美国现役电火箭发动机,与美弟当前实验发动机进度一致
顺便给出wiki链接,嗯
http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket

VX-200,美帝5N级发动机的链接,内有详细参数
http://spirit.as.utexas.edu/~fiso/telecon/Glover_1-19-11/Glover_1-19-11.pdf
2014-5-17 10:35 上传





这个PDF里的截图,这个截图,比文章信息多很多

另外那个wiki里的很多链接要翻墙出去才能看,国内的IP不让看的说
好消息,以后卫星的在轨寿命和持续机动性可以大幅度提高。
电火箭发动机,不给当时比冲,推力功率比等于白说。这个文章没有给出当时的比冲值,影响了对发动机效率水平的评判。
原文哪里写了推力远超美了。。。。
miaomiaomiao 发表于 2014-5-17 10:41
电火箭发动机,不给当时比冲,推力功率比等于白说。这个文章没有给出当时的比冲值,影响了对发动机效率水平 ...
看我的6楼的图哈,感觉美帝电火箭点了两条科技树,一条是霍尔线,一条是vasimr线,然后按照vasimr的vx-200型的图,100KW供电的时候推力也就是3N,和新闻里说的“高功率型号在实验室环境中推力达到了3N。“对应上来的话,这个高功率型号应该就是得到验证的100KW的型号

另外VX-200一张比冲和效率图可见,电火箭是比冲/排气速度越高、效率越高,但是排气速度和推力的关系还得考虑排气质量流,我回头查查pdf看看有没有结论
comicsheep 发表于 2014-5-17 10:50
看我的6楼的图哈,感觉美帝电火箭点了两条科技树,一条是霍尔线,一条是vasimr线,然后按照vasimr的vx-20 ...
在功率相同的情况下,电火箭是可以比冲换推力的。所以仅仅知道200KW5N,100KW3N,这样的数据,无法判断出两个发动机电效率优劣。除非有资料证明,这两组数据是在相同比冲条件下完成的。我所说的效率,是指电能的利用效率。

comicsheep 发表于 2014-5-17 10:50
看我的6楼的图哈,感觉美帝电火箭点了两条科技树,一条是霍尔线,一条是vasimr线,然后按照vasimr的vx-20 ...
vasimr的其中一个优点是可调比冲,貌似霍尔做不到这点,除此以外霍尔倒不失为深空电推的好选择~
miaomiaomiao 发表于 2014-5-17 11:04
在功率相同的情况下,电火箭是可以比冲换推力的。所以仅仅知道200KW5N,100KW3N,这样的数据,无法判断出 ...
放狗也搜不到thrust和isp的对应图,目前能拿到的资料也只能说明在高isp模式下,isp越高,电效率越高,vasimr的图例是5000s的isp对应70%的效率

如果架设说isp和推力的直接反比的话,其实可以说明5N的推进动力下,ISP和电效率估计不一定划得来。。。
200千瓦的功率才产生5牛的推力,这也太小了吧,如果要产生5000牛的推力又会需要多大的功率呢?50000牛呢?
拿霍尔和别人的离子比推力,深得田忌赛马的精髓呀,怎么不比比冲呢?
实践9号上装的那台霍尔指标看起来和毛子的SPT-70几乎一样,不知道有啥关系
2014-5-17 11:43 上传








在AIAA的paper里找到了VX-200的比冲和推力关系,恒定质量流的情况下最大推力/KW是在1660s的比冲上,不过明显这个最大推力5N并不是在这个理想质量流的曲线上

不管怎么说vasimr这个线路,在1660s上的有着最大推力效率,看起来还是很理想的线路的

就是不知道霍尔效应这条线路上的推力/比冲关系如何,是不是会更理想
2014-5-17 11:48 上传


当然了,如果使用高电压模式寿命就难说
200千瓦的功率才产生5牛的推力,这也太小了吧,如果要产生5000牛的推力又会需要多大的功率呢?50000牛呢?
。。。电推本来推力就小,想要大推力,你用化学能火箭去呗
200千瓦的功率才产生5牛的推力,这也太小了吧,如果要产生5000牛的推力又会需要多大的功率呢?50000牛呢?
不要忘了20000秒比冲……
实际上200千瓦电功率的VX—200的功率高达160千瓦左右,效率非常高。
chenxiao86 发表于 2014-5-17 11:49
。。。电推本来推力就小,想要大推力,你用化学能火箭去呗
最好两者兼而有之,既有大推力又有高比冲。
最好两者兼而有之,既有大推力又有高比冲。
可以啊,那功率就得大点了呗
comicsheep 发表于 2014-5-17 11:47
在AIAA的paper里找到了VX-200的比冲和推力关系,恒定质量流的情况下最大推力/KW是在16 ...
http://www.doc88.com/p-956219144951.html

这里可以看到HALL的相关数据
纸飞机 发表于 2014-5-17 11:48
霍尔一样可以
SPT-100的调节范围
好图,谢了~

如果看右下角图的话可以看到功率-isp关系,好像看到在不同曲线(应该对应不同工质流量吧)的后端都有斜率下降的趋势,不知道如果实验继续增大电压的话isp的曲线会是怎么样。

这里最大到2600s,vasimr的目标貌似在5000s。不过按原理说,霍尔应该是可以放大增加比冲段的?就是做大以后可以获得更大的比冲范围?

不过看16楼的图的话,目前vasimr也不怎么样~
好消息!

PS:科研人员的头发都花白了,辛苦啊
2014-5-17 12:26 上传

纸飞机 发表于 2014-5-17 12:26
高比冲HALL也是有的,需要采用两级结构
只用第一级的话,推力比冲都和现在的差不多,两级同时使用推力和 ...
看不懂俄文,我猜意思是比冲到4250s?感觉如果霍尔在高比冲能保持效率的话那vasimr就没有优势了~
comicsheep 发表于 2014-5-17 11:47
在AIAA的paper里找到了VX-200的比冲和推力关系,恒定质量流的情况下最大推力/KW是在16 ...
多谢资料,资料党是我最喜欢的人。

一般来讲,随着比冲(喷射速度)的减少,推力功率比总趋势应该是增加的,即便转换效率有变化,但总趋势应该是这样。没想到后半截居然还有下降,大出乎意料。估计是限制了流量,不得不以极低功率运行,相关器件的工作效率降低所致。如果能加流量或许会有所改善。

另外,从4500秒和5000秒推功比几乎相当的情况来看,发动机的电转换效率在高比冲段应该更出色一些。我倒觉得它工作在高比冲段应该更合适一些,而不是1660,除非你确实需要大推力。

考虑到航天器的供电功率基本是一恒定值。我倒觉得恒功率下的比冲推力对应值对应用显得更直观一些。
2014-5-17 13:50 上传






上图是hall的推力/功率与isp的关系图
对比这个图和我在16楼发的图
1、hall的峰值比vasirm的低
2、hall的比冲范围太小,最好是能拿到2级hall的图来,这样才能和vasirm才有可比性
3、hall很奇怪的是没看到有明显峰值,貌似就是简单的比冲越低推力越大。。。
enroger 发表于 2014-5-17 13:01
看不懂俄文,我猜意思是比冲到4250s?感觉如果霍尔在高比冲能保持效率的话那vasimr就没有优势了~
比冲4250秒没错
不过这个问题也比较复杂,霍尔的优势是体积小,不需要太高的电压
如果霍尔也想实现高比冲,电压也要上去,适装性的优势就没有了
楠宫萧vn 发表于 2014-5-17 11:49
不要忘了20000秒比冲……
实际上200千瓦电功率的VX—200的功率高达160千瓦左右,效率非常高。
动能转化率百分之80是这个意思吗
comicsheep 发表于 2014-5-17 13:53
上图是hall的推力/功率与isp的关系图
对比这个图和我在16楼发的图
1、hall的峰值比vasirm的 ...
上面两条黑三角线都是vasimr的吗?不懂为什么其中一条有正斜率?

不过这样看的话,至少在2000s比冲以下vasimr效率更高。
纸飞机 发表于 2014-5-17 14:05
比冲4250秒没错
不过这个问题也比较复杂,霍尔的优势是体积小,不需要太高的电压
如果霍尔也想实现高比 ...
也是,不过我更感兴趣的是在几百kW以上的尺度,两者在高isp时的效率和重量比较~比如说哪个更适合做地月拖船之类的任务~

comicsheep 发表于 2014-5-17 13:53
上图是hall的推力/功率与isp的关系图
对比这个图和我在16楼发的图
1、hall的峰值比vasirm的 ...


这个不能这样直接比,无论是霍尔还是离子,都是越大效率越高
SPT-100比VASIRM小了两个级别,不能直接比效率
另外,两级的比冲范围(毛子的D80)


comicsheep 发表于 2014-5-17 13:53
上图是hall的推力/功率与isp的关系图
对比这个图和我在16楼发的图
1、hall的峰值比vasirm的 ...


这个不能这样直接比,无论是霍尔还是离子,都是越大效率越高
SPT-100比VASIRM小了两个级别,不能直接比效率
另外,两级的比冲范围(毛子的D80)

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2014-5-17 15:06 上传

纸飞机 发表于 2014-5-17 15:06
另外,美俄合作的两级霍尔比冲非常高,不过这是用铋作为工质才能达到的
这个数据很好看了,特别是效率都上接近80%了~这也可能拜铋较低的电离能量所赐。另外理论上比冲越高,电离化的耗能占总耗能比例越低。


NEXT 是236mN, 持续运行了5年48000小时。 文章说"高功率型号",  不是说他们研发出来的型号。 而且还只有1000小时试机。 整章报导九真 一假 , 最关键之处造假了。

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enroger 发表于 2014-5-17 15:21
这个数据很好看了,特别是效率都上接近80%了~这也可能拜铋较低的电离能量所赐。另外理论上比冲越高,电 ...
其实我觉得电推其实就是把粒子加速器的回环打开了,从一头丢粒子进去,另一头加速出来,那按这个理论的话,其实霍尔的还可以多叠几层,比如叠个1米长,10层,说不得比冲能上个几万,只要核电源小型化之后,星际旅行不再是梦
很小就听说过,现在国内应用如何了
comicsheep 发表于 2014-5-17 18:35
其实我觉得电推其实就是把粒子加速器的回环打开了,从一头丢粒子进去,另一头加速出来,那按这个理论的话 ...
是呀,不过我还没看的那么远,就看太阳系内旅行的话几千秒也够了,太高的话推力又不够了。比如用太阳能/核能电推搞一个地月拖船的话,可以低成本的实现长期住人的月面基地。
嗯,有点儿天顶星的感觉了 ……