电推比冲和实际效果

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/02 13:33:04
我想大家都发现了一个问题,目前使用范围最广,装机数量最多的电推是毛子的SPT系列,欧美都有引进
而SPT系列的比冲看起来并不高,小型的在1500-2000,大型的最多也就2500不到,比离子推进器差不少,也不如其他类型的霍尔推进器
那为什么这种低性能的反而最流行呢?技术成熟价格低廉固然是一个方面,不过更重要的不是这个
AIAA-96-2973的研究说明了这个问题
前面的各种设定和理论我们就不看了,直接看结论
设定4种任务模式
1 LEO转GEO,增速为5233m/s
2 LEO提升轨道,这里的LEO包括SSO,增速为276.8m/s
3 GEO卫星保位
4 一种可重复使用的LEO转GEO飞行器

任务1中有分为3种模式,180天完成,270天完成,360天完成
计算结论如下,横轴为比冲,纵轴为有效载荷的比例,再次强调一下,这是从LEO到GEO,不是GTO到GEO

可以看到有以下几个结论
1 比冲更高的离子推进器反而效果不如霍尔
2 霍尔推进器在比冲高于2000后提升比冲的收益并没有显著的增加,部分时候甚至出现下降
3 时间越长越能体现高比冲的优势,但时间过长的话客户不好接受

LEO提升轨道,分为180天,90天,30天三种模式
同样的,横轴比冲,纵轴有效载荷的比例

结论
1 离子超过2500,霍尔超过1500后提升比冲并没有带来什么好处
2 时间越长有效载荷比例越高,但90天和180天的区别也不大了
3 30天模式中,比冲提高反而会降低有效载荷的比例

GEO轨道保位

离子推进器有不明显的优势,但所需要的开机时间也更长

可重复使用的LEO-GEO飞行器

这下高比冲的优势体现出来了,无论是霍尔还是离子,都是比冲越高越好
深空探测和飞船才是大直径离子和大功率霍尔的舞台
这也解释了为什么各种高比冲的电推都是大功率的,因为只有大功率远距离的飞行器才需要这种超高比冲

现在回过头来看SPT系列
功率较小的SPT-70和SPT-100比冲刚好在1500左右,用于GEO保位和小型LEO卫星
功率稍大的改进型SPT-100高电压下可以到2000,用于GEO卫星转移轨道,低电压下保位
功率更大些的SPT-140高电压下比冲能到2500,用于LEO转GEO,低电压模式下GEO保位
至于深空探测,电推上面级,可复用GEO飞船啥的,反正还是没影的事
我想大家都发现了一个问题,目前使用范围最广,装机数量最多的电推是毛子的SPT系列,欧美都有引进
而SPT系列的比冲看起来并不高,小型的在1500-2000,大型的最多也就2500不到,比离子推进器差不少,也不如其他类型的霍尔推进器
那为什么这种低性能的反而最流行呢?技术成熟价格低廉固然是一个方面,不过更重要的不是这个
AIAA-96-2973的研究说明了这个问题
前面的各种设定和理论我们就不看了,直接看结论
设定4种任务模式
1 LEO转GEO,增速为5233m/s
2 LEO提升轨道,这里的LEO包括SSO,增速为276.8m/s
3 GEO卫星保位
4 一种可重复使用的LEO转GEO飞行器

任务1中有分为3种模式,180天完成,270天完成,360天完成
计算结论如下,横轴为比冲,纵轴为有效载荷的比例,再次强调一下,这是从LEO到GEO,不是GTO到GEO

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可以看到有以下几个结论
1 比冲更高的离子推进器反而效果不如霍尔
2 霍尔推进器在比冲高于2000后提升比冲的收益并没有显著的增加,部分时候甚至出现下降
3 时间越长越能体现高比冲的优势,但时间过长的话客户不好接受

LEO提升轨道,分为180天,90天,30天三种模式
同样的,横轴比冲,纵轴有效载荷的比例

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结论
1 离子超过2500,霍尔超过1500后提升比冲并没有带来什么好处
2 时间越长有效载荷比例越高,但90天和180天的区别也不大了
3 30天模式中,比冲提高反而会降低有效载荷的比例

GEO轨道保位

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2016-1-16 19:59 上传


离子推进器有不明显的优势,但所需要的开机时间也更长

可重复使用的LEO-GEO飞行器

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2016-1-16 20:01 上传


这下高比冲的优势体现出来了,无论是霍尔还是离子,都是比冲越高越好
深空探测和飞船才是大直径离子和大功率霍尔的舞台
这也解释了为什么各种高比冲的电推都是大功率的,因为只有大功率远距离的飞行器才需要这种超高比冲

现在回过头来看SPT系列
功率较小的SPT-70和SPT-100比冲刚好在1500左右,用于GEO保位和小型LEO卫星
功率稍大的改进型SPT-100高电压下可以到2000,用于GEO卫星转移轨道,低电压下保位
功率更大些的SPT-140高电压下比冲能到2500,用于LEO转GEO,低电压模式下GEO保位
至于深空探测,电推上面级,可复用GEO飞船啥的,反正还是没影的事
(153.51 KB, 下载次数: 4)2016-1-16 20:21 上传点击文件名下载附件
“为什么各种高比冲的电推都是大功率的? ”
原因是高比冲的发动机,牺牲的是功率。比冲越高的发动机,(推力/功率)这个值越小。卫星的总功率是一定的(取决于太阳电池),相同功率下,低比冲发动机推力大,高比冲发动机推力小。
早就说了双模多模电推,大推力模式用来升轨,高比冲模式用来南北保位。
霍尔电推,1.5kw级别附近除了中国搞得新一代磁聚焦双级霍尔电推以外,比冲都达不到3000s
“为什么各种高比冲的电推都是大功率的? ”
原因是高比冲的发动机,牺牲的是功率。比冲越高的发动机,(推 ...
1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。一般霍尔电推,推力80~100mN,比冲1600左右。中国新研制的磁聚焦二级霍尔电推,推力80~100mN,比冲3000s。功率1.4~1.5kw,牛还是不牛?
支持J8 发表于 2016-1-16 21:19
1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。一般霍尔电推,推力80~100mN,比冲1600左右。中国新研制的磁 ...
太牛了,效率超过100%,推翻了能量守恒定律……
太牛了,效率超过100%,推翻了能量守恒定律……
自己好好想想,有没超过能量守恒。呵呵
支持J8 发表于 2016-1-16 21:36
自己好好想想,有没超过能量守恒。呵呵
(0.01*30000/2)/1400=??,这还是98MN的状态
要不你回去复习一下初中课本吧
纸飞机 发表于 2016-1-16 21:29
太牛了,效率超过100%,推翻了能量守恒定律……
平均功率单位是w
1w=1J/s
1.5kw=1500J/s
1J=1Nm=
1N=1千克重量物体位移1米需要的机械功。
请纸大侠算算,把3~4毫克的工质加速到30000m*s
需要的功率是多少。
电推的能量大头都消耗到哪里去了。你还没想明白?
违反能量守恒定律?
纸飞机 发表于 2016-1-16 21:51
(0.01*30000/2)/1400=??,这还是98MN的状态
要不你回去复习一下初中课本吧
呵呵,不知道你说的啥玩意
2016-1-16 22:07 上传


快去举报人家论文造假....因为纸飞机大侠是绝对做不出来这个指标的。
一定是哈工大师生一起造假。

一定要请纸飞机去研发中国的霍尔电推。这样,我们的科研的希望,可以在纸飞机大侠的带领下。
仰望星空长叹欢呼: 俄罗斯电推好NB,人家好喜欢哦....(台湾嗲腔读)
支持J8 发表于 2016-1-16 21:56
平均功率单位是w
1w=1J/s
1.5kw=1500J/s
100MN推力比冲3000工质重量3.3毫克
3.3毫克速度30000M/S动能1.485KJ
然后功率多少?
学习了,哪位神吹小功率高比冲的,看来真是一头浆糊
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无心骑士FT 发表于 2016-1-17 08:02
学习了,哪位神吹小功率高比冲的,看来真是一头浆糊


建议看热闹时别挑事。谁打脸还不知道了。
无心骑士FT 发表于 2016-1-17 08:02
学习了,哪位神吹小功率高比冲的,看来真是一头浆糊


建议看热闹时别挑事。谁打脸还不知道了。
快去举报人家论文造假....因为纸飞机大侠是绝对做不出来这个指标的。
一定是哈工大师生一起造假。


“502所本次交付的磁聚焦霍尔电推进系统就属于第二代霍尔推进技术,比冲达1850秒,性能相比目前在轨广泛应用的霍尔电推进系统提高20%以上,与俄罗斯二代样机指标基本一致

这脸打的
建议看热闹时别挑事。谁打脸还不知道了。
“502所本次交付的磁聚焦霍尔电推进系统就属于第二代霍尔推进技术,比冲达1850秒,性能相比目前在轨广泛应用的霍尔电推进系统提高20%以上,与俄罗斯二代样机指标基本一致

在打谁的脸呢
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/1/336374.shtm

Gilean 发表于 2016-1-17 08:59
“502所本次交付的磁聚焦霍尔电推进系统就属于第二代霍尔推进技术,比冲达1850秒,性能相比目前在轨广泛 ...


这得问版主,两人鸡对鸭讲,同一功率的再比较。
Gilean 发表于 2016-1-17 08:59
“502所本次交付的磁聚焦霍尔电推进系统就属于第二代霍尔推进技术,比冲达1850秒,性能相比目前在轨广泛 ...


这得问版主,两人鸡对鸭讲,同一功率的再比较。
这得问版主。

俄罗斯的新一代推力器SPT-100M通过改进磁场设计,在标准工作条件下的性能达到:推力88 ...
你应该问那个J8吧,他说的可是3000

Gilean 发表于 2016-1-17 09:09
你应该问那个J8吧,他说的可是3000


先看看什么功率级别的。
Gilean 发表于 2016-1-17 09:09
你应该问那个J8吧,他说的可是3000


先看看什么功率级别的。
先看看什么功率级别的。
你住上翻翻吧,J8说的可是1.5kw3000比冲,都能违反能量守恒定律了
支持J8 发表于 2016-1-16 21:19
1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。一般霍尔电推,推力80~100mN,比冲1600左右。中国新研制的磁 ...
火箭发动机这种,功率=0.5*F*V
推力80~100mN,比冲3000s。功率1.4~1.5kw

0.5*80mN*(3000*9.8)m/s=1.176kw
superth 发表于 2016-1-17 08:33
建议看热闹时别挑事。谁打脸还不知道了。
今天502所亲自出来,把那个所谓支持J8的脸都打肿了,那位还在嘴硬呢。3000,我只好呵呵一下
你应该问那个J8吧,他说的可是3000
上面说3000s是离子电推,不是霍尔电推。离子电推比霍尔电推比冲要大。
今天502所亲自出来,把那个所谓支持J8的脸都打肿了,那位还在嘴硬呢。3000,我只好呵呵一下
看清楚什么电推。

superth 发表于 2016-1-17 11:00
看清楚什么电推。


你看清吧,5楼J8可是说的是霍尔电推。
superth 发表于 2016-1-17 11:00
看清楚什么电推。


你看清吧,5楼J8可是说的是霍尔电推。

Gilean 发表于 2016-1-17 11:26
你看清吧,J8可是说的是霍尔电推。


1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。
其他说法矛盾的,我不清楚。
Gilean 发表于 2016-1-17 11:26
你看清吧,J8可是说的是霍尔电推。


1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。
其他说法矛盾的,我不清楚。
1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。
你看看清楚5楼J8说的是啥。
1.5kw的离子电推,推力40mN,比冲3000多s。
其他说法矛盾的,我不清楚。
你告诉我J8在这楼说的啥
今天502所亲自出来,把那个所谓支持J8的脸都打肿了,那位还在嘴硬呢。3000,我只好呵呵一下
有啥打我脸的,3000s是大家根据前面的新闻推论,都不反对的数据,我根据这个数据做合理的分析有啥问题?我知道这个数据在这个量级是牛逼的,其他人没看出来(这个数据不寻常,真懂的人,第一时间要么夸,要么质疑,这里面比冲和功率,和电压之间关系是谁提出?我最开始说的是双模,后来改的单模,你知道双模的话我说的还是没错。调整为单模是因为查到年初的文献,说了502上的是单模)。新的数据出来,我第一时间就调整了,你不知道?你根本不懂什么叫数据分析,合理推论。数据不全导致推论出误差有啥稀奇。分析过程才是对知识掌握的呈现
你看看清楚5楼J8说的是啥。
你不知道吧,我最开始说的是双模,3000比冲是双模状态下的,我贴的文献很清楚解释了,那时候的推力是40mn左右。后来改的单模,因为有资料说上的是单模产品。
你不知道吧,我最开始说的是双模,3000比冲是双模状态下的,我贴的文献很清楚解释了,那时候的推力是40mn ...
嗯,你的脑洞除了自己之外,别人不知道自然很正常
火箭发动机这种,功率=0.5*F*V

0.5*80mN*(3000*9.8)m/s=1.176kw
推力功率比0.78,和纸飞机给的老毛文献中的指标没差别。
嗯,你的脑洞除了自己之外,别人不知道自然很正常
呵呵,啥是懂技术,得说出技术各个指标之间内在关联性才算。我懂了多少,我早说过,大概7~8分。呵呵
我去双模都出来了
再说就该星球大战了
lsquirrel 发表于 2016-1-17 09:33
火箭发动机这种,功率=0.5*F*V

0.5*80mN*(3000*9.8)m/s=1.176kw
他说的可是80-100mN呢
换成100mN算算看……
产生的热能和光辐射我们先别说……
Gilean 发表于 2016-1-17 08:59
“502所本次交付的磁聚焦霍尔电推进系统就属于第二代霍尔推进技术,比冲达1850秒,性能相比目前在轨广泛 ...
哈哈哈哈
说好的两级呢
比SPT-70高20%,比SPT-100初级版高10%,和SPT-140初级版差不多
就看功率如何了
支持J8 发表于 2016-1-16 22:11
快去举报人家论文造假....因为纸飞机大侠是绝对做不出来这个指标的。
一定是哈工大师生一起造假。
来来来,给我们指出一下,你这1.5KW的数字在哪?
边界效益不合算?
他说的可是80-100mN呢
换成100mN算算看……
产生的热能和光辐射我们先别说……
其实这不就是写文章的手法吗, 一些指标给范围,一些指标给最高值,但不给最高指标对应范围中哪个指标了。。。写过科研论文的都这么干过吧。。。:-)