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“电推进系统”资料文集

目录

一、等离子发动机一电推进系统的一种

二、电推进系统

三、飞机电推进系统高效能电机及其驱动控制技术

四、等离子发动机—电推进系统的一种

五、离子电推进系统

等离子发动机一电推进系统的一种

等离子发动机是电推进系统的一种并已经在国内外应用相当成熟

其应用的主要介质就是等离子体。

它使用洛伦兹力让带电原子或离子加速通过磁场来反向驱动航天器,

和粒子加速器与轨道炮都是同样的原理。

在科幻小说中飞行器总能为星际旅行的全程提供动力。但在现实中

火箭推进器的发动机技术根本无法实现这一点。

相对于裸露在外的推进剂储箱化学火箭的发动机看上去很小但它

的胃口很大。“吃得多干活的效率却不高。”张福林说。这种发动

机吞噬掉的海量能源只在提供短期动力方面有效一一储存的燃料很

快用完推进器马上被当成垃圾扔掉。化学火箭的大部分燃料被用来

摆脱地球引力剩余的一点则被用来推动火箭的“太空滑行”。火箭

飞往目的地仅仅是依靠惯性。对于星际飞行来说这种引擎显然力

不从心。

“土星5号”就是典型代表。它的第一级装有2075吨液氧煤油推进

剂。一旦发动机点火它可以在2分34秒内全部“喝”完这些“饮

料”。高温气体以2900米/秒的速度喷射却仅仅够将47吨的有效

载荷送上月球。在全部能够产生的3500吨推力中很大一部分被用

来“拖”起火箭自身和2000多吨燃料。所以它的“比冲量”并不高

只有300多秒表明了它的推进效率的低下。这就是为什么要将一个

质量很小的人送上太空却必须使用一枚巨大火箭的原因。

等离子发动机或者俗称的“离子推进器”采取了一种和化学火箭完

全不同的设计思路。它使用洛伦兹力让带电原子或子加速通过磁场,

来反向驱动航天器，和粒子加速器与轨道炮都是同样的原理。“等

子火箭在一定时间内提供的推力相对较少，然后一旦进入太空，它们

就会像有顺风助阵的帆船，逐渐加速飞行，直至速度超过化学火箭。”

张福林说。

实际上，迄今已有多个太空探测任务采用等子发动机，如美国宇航

局探测小行星的“黎明号”(Dawn)探测器和日本探测彗星的“隼鸟

号(Hayabusa)探测器，而欧洲空间局撞击月球的SMARTT探测器

的目的之一，就是验证如何利用子推进技术把未来的探测器送入绕

水星运行的轨道。

这些已经实用的子发动机都很迷你，多属于辅助发动机，推力和加

速度都很小，要使航天器达到预定的飞行速度，用时极长一SMARTT

的等子体发动机提供的加速度只有2毫米/秒方，推力只相当于一

张纸对于手掌的压力。这样的发动机，带上一只蚂蚁都无法脱地球

的重力场。

但它们在太空中的表现能够弥补这个缺陷。优越的比冲量，也就是能

用更少的燃料提供更多的动力，使它最终能把传统的化学火箭远远抛

在身后。“1998年发射的深空1号(DeepSpace1),由德尔塔火

箭送上太空，然后由子发动机推动°它的子发动机产生09牛顿

的推力，比冲量相当于液体火箭的10倍。每天消耗100克旅推进剂,

在发动机全速运转的情况下，每过一天时速就增加2532米。它最终

的工作时间超过14000小时，超过了此前所有传统火箭发动机工作时

间的总和。”张福林介绍道。

正是这一原因，使等离子发动机成为航天界新的宠儿。等离子发动机

中的新秀VASIMR被美国航空航天研究所(AIAA)列为2009年十大航

天新兴项目。NASA的新任掌门人查尔斯•博尔登(CharlesB