大气呼吸式电推进系统（ABEP）的进气设计
摘要：低空间任务中的挑战包括在大气层极低高度上的任务，其中大气层对航天器产生气动阻力。为了延长此类任务的寿命，需要一种高效的推进系统。一种解决方案是大气吸入电推进（ABEP），该系统收集大气粒子作为电推进器的推进剂。该系统将最小化对有限推进剂的需求，并可以应用于任何具有大气的行星体，从而实现低高度范围的新任务的更长时间。IRS正在H2020 DISCOVERER项目中开发一个ABEP系统的进气装置和推进器。本文描述了进气装置的设计和模拟，进气装置经过优化以供应IRS开发的基于射频（RF）段He隐涡电推进器。本文特别讨论基于漫反射和镜面反射材料的进气装置的设计，这些进气装置通过PICLas DSMC-PIC工具进行分析。对轨道高度$h=150-250$ km和基于NRLMSISE-00模型的相应物种（O，$N\_2$，$O\_2$，He，Ar，H，N）进行了研究，研究了基于完全漫反射和完全镜面散射以及混合设计的几种概念。主要关注点是进气效率，定义为$eta\_c=dot{N}\_{out}/dot{N}\_{in}$，其中$dot{N}\_{in}$是入射粒子通量，$dot{N}\_{out}$是进气装置收集的粒子通量。最后选择并呈现了两个概念，为与所选择的推进器一起运行的最佳预期性能提供了。第一个概念基于完全漫反射适应度，效率为$eta\_c<0.46$，第二个概念基于完全镜面适应度，效率为$eta\_c<0.94$。最后，还分析了与流动不对齐的影响，强调了漫反射进气装置中$eta\_c$的强烈依赖性，而...
作者：F. Romano, J. Espinosa-Orozco, M. Pfeiffer, G. Herdrich, N.H. Crisp, P.C.E. Roberts, B. E.A. Holmes, S. Edmondson and S. Haigh and S. Livadiotti and A. Macario-Rojas and V.T. A. Oiko and L.A. Sinpetru and K. Smith and J. Becedas and V. Sulliotti-Linner and M. Bisgaard and S. Christensen and V. Hanessian and T. Kauffman Jensen and J. Nielsen and Y.-A. Chan and S. Fasoulas and C. Traub and D. Garc''ia-Almi~nana and S. Rodr''iguez-Donaire and M. Sureda and D. Kataria and B. Belkouchi and A. Conte and S. Seminari and R. Villain
论文ID：2106.15912
分类：Space Physics
分类简称：physics.space-ph
提交时间：2021-07-02