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离子电推进工程

离子电推进工程

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图文详情
  • ISBN:9787030685667
  • 装帧:一般胶版纸
  • 册数:暂无
  • 重量:暂无
  • 开本:B5
  • 页数:376
  • 出版时间:2021-06-01
  • 条形码:9787030685667 ; 978-7-03-068566-7

内容简介

全书分总论篇、研制篇、验证篇和应用篇。总论篇包括离子电推进工程概述、离子电推进工程发展历史、离子推力器产品研制基本方法和离子推力器产品保证;研制篇包括LIPS-200离子推力器产品研制、LIPS-300离子推力器产品研制、LIPS-100离子推力器产品研制、离子电推进电源处理单元产品研制和离子电推进贮供单元产品研制;验证篇包括离子电推进可靠性验证、离子电推进寿命验证和离子电推进飞行验证;应用篇包括GEO卫星工程应用、深空探测航天器工程应用、LEO航天器工程应用和离子电推进工程应用经验总结。

目录

目录
丛书序
前言
总论篇
第1章 离子电推进工程概述
1.1 离子电推进工程基础 003
1.1.1 离子电推进工程的基本概念 003
1.1.2 产品的成熟度定义及分类 003
1.2 离子电推进工程研制 005
1.2.1 工程研制阶段划分 005
1.2.2 工程研制阶段目标 006
1.2.3 工程研制试验验证 007
1.3 离子电推进工程应用 008
1.3.1 工程应用分类 008
1.3.2 工程应用试验验证 011
参考文献 013
第2章 离子电推进工程发展历史
2.1 离子电推进技术发展 014
2.2 离子电推进产品工程发展 015
2.2.1 美国、英国和德国 015
2.2.2 日本和中国 017
2.3 离子电推进应用工程发展 019
2.3.1 GEO卫星位置保持 019
2.3.2 深空探测主推进 021
2.3.3 无拖曳控制及超低轨道卫星 022
2.3.4 全电推进卫星平台 023
2.4 离子电推进工程的未来发展 024
参考文献 026
第3章 离子推力器产品研制基本方法
3.1 离子推力器产品基本要求 029
3.1.1 功能要求 029
3.1.2 工作条件 029
3.1.3 性能指标 030
3.1.4 寿命、可靠性和安全性要求 031
3.1.5 接口要求 032
3.1.6 环境适应性要求 033
3.1.7 专项试验要求 038
3.1.8 其他要求 040
3.2 离子推力器原理样机研制 041
3.2.1 原理样机研制目标 041
3.2.2 原理样机研制基本流程 041
3.2.3 验证项目和转初样研制 043
3.3 离子推力器工程样机研制 043
3.3.1 工程样机研制目标 043
3.3.2 工程样机研制基本流程 044
3.3.3 验证项目和转鉴定研制 045
3.4 离子推力器鉴定产品研制 046
3.4.1 鉴定产品研制目标 046
3.4.2 鉴定产品研制基本流程 046
3.4.3 验证项目和转正样研制 048
3.5 离子推力器飞行产品研制 048
3.5.1 飞行产品研制目标 048
3.5.2 飞行产品研制基本流程 048
3.5.3 验证项目和产品交付 049
3.6 离子推力器产品定型研制 050
3.6.1 产品定型 050
3.6.2 定型条件 050
3.6.3 定型产品研制 052
参考文献 052
第4章 离子推力器产品保证
4.1 离子推力器产品保证概述 053
4.1.1 离子推力器产品保证 053
4.1.2 离子推力器产品质量控制 056
4.2 离子推力器产品保证 058
4.2.1 设计阶段产品保证 058
4.2.2 生产阶段产品保证 060
4.2.3 测试阶段产品保证 062
4.2.4 交付及使用阶段产品保证 064
4.3 离子推力器质量控制 066
4.3.1 质量控制策划 066
4.3.2 质量控制结果评价 071
参考文献 071
研制篇
第5章 LIPS-200离子推力器产品研制
5.1 LIPS-200推力器产品技术要求 075
5.1.1 LIPS-200推力器产品概述 075
5.1.2 主要功能和性能指标要求 075
5.1.3 接口要求 077
5.1.4 绝缘要求 077
5.1.5 环境适应性要求 077
5.2 LIPS-200原理样机研制 079
5.2.1 原理样机方案设计 079
5.2.2 原理样机研制及验证 080
5.3 LIPS-200工程样机研制 081
5.3.1 工程样机设计 081
5.3.2 工程样机验证 085
5.4 LGA-200M组件产品研制 085
5.4.1 LGA-200M组件产品设计要求 085
5.4.2 LGA-200M组件产品设计 086
5.4.3 LGA-200M组件产品验证及应用 087
5.5 LHC-5L组件产品研制 089
5.5.1 LHC-5L组件产品研制要求 089
5.5.2 LHC-5L组件产品设计 089
5.5.3 LHC-5L组件产品验证 091
5.6 LIPS-200鉴定产品研制 092
5.6.1 鉴定产品设计 092
5.6.2 试验及设计改进 094
5.6.3 鉴定产品验证 095
5.7 LIPS-200飞行产品研制 096
5.8 LIPS-200改进型产品研制 099
5.8.1 LIPS-200A产品研制 099
5.8.2 LGA-200M-A组件产品研制 100
5.8.3 LIPS-200E产品研制 102
5.8.4 LHC-5L-A组件产品研制 102
参考文献 102
第6章 LIPS-300离子推力器产品研制
6.1 LIPS-300离子推力器产品技术要求 104
6.1.1 LIPS-300推力器产品概述 104
6.1.2 功能和性能要求 104
6.1.3 接口要求 105
6.1.4 可靠性、安全性和寿命要求 105
6.1.5 环境适应性要求 106
6.2 LIPS-300原理样机研制 107
6.2.1 原理样机方案设计 107
6.2.2 原理样机试验验证 109
6.2.3 工作条件确定 110
6.3 LIPS-300工程样机研制 112
6.3.1 工程样机设计 112
6.3.2 工程样机试验验证 115
6.4 LGA-300M组件产品研制 118
6.4.1 LGA-300M组件产品研制要求 118
6.4.2 LGA-300M组件产品设计 118
6.4.3 LGA-300M组件产品验证及应用 119
6.4.4 LGA-300M-A组件产品研制 121
6.5 LHC-20组件产品研制 122
6.5.1 LHC-20研制要求和产品设计 122
6.5.2 LHC-20组件产品验证 123
6.6 LIPS-300飞行产品研制 123
6.7 LIPS-300多模式化研制 125
6.7.1 主要性能指标 125
6.7.2 设计与试验 125
参考文献 130
第7章 LIPS-100离子推力器产品研制
7.1 LIPS-100工程应用背景 132
7.1.1 工程应用背景 132
7.1.2 推力调节策略 133
7.2 LIPS-100离子推力器产品研制要求 133
7.2.1 功能、性能和接口要求 133
7.2.2 寿命和可靠性要求 134
7.3 LIPS-100原理样机研制 134
7.3.1 总体方案设计 134
7.3.2 物理参数设计 135
7.3.3 原理样机试验验证 136
7.4 LIPS-100工程样机研制 139
7.4.1 工程样机设计与优化 139
7.4.2 试验验证及总结 141
7.5 LGA-100C组件产品研制 144
7.5.1 LGA-100C组件产品研制要求与设计 144
7.5.2 LGA-100C组件产品验证 145
参考文献 148
第8章 离子电推进电源处理单元产品研制
8.1 电源处理单元产品概述 150
8.2 EP-Ⅰ1000产品技术要求 150
8.2.1 功能和性能要求 150
8.2.2 接口要求 153
8.2.3 环境适应性要求 157
8.3 EP-Ⅰ1000产品设计 158
8.3.1 总体电路设计 158
8.3.2 屏栅电源/加速电源设计 159
8.3.3 多路稳流电源DC/AC设计 160
8.3.4 点火电源设计 163
8.3.5 互锁电路设计 164
8.3.6 结构设计 164
8.3.7 可靠性设计 166
8.4 EP-Ⅰ1000产品验证 167
8.4.1 输出伏安特性 167
8.4.2 性能验证 170
8.4.3 寿命验证 172
参考文献 175
第9章 离子电推进贮供单元产品研制
9.1 推进剂贮供单元产品概述 177
9.2 推进剂贮供单元产品技术要求 179
9.2.1 推进剂贮存模块技术要求 179
9.2.2 压力调节模块技术要求 180
9.2.3 流量控制模块技术要求 181
9.3 推进剂贮供单元产品设计 182
9.3.1 推进剂贮存模块设计 182
9.3.2 压力调节模块产品设计 184
9.3.3 流量控制模块产品设计 186
9.4 推进剂贮供单元产品验证与应用 188
9.4.1 推进剂贮供单元产品验证 188
9.4.2 推进剂贮供单元产品应用 192
参考文献 193
验证篇
第10章 离子电推进可靠性验证
10.1 空心阴极组件可靠性验证 197
10.1.1 常规可靠性项目验证 197
10.1.2 长期工作可靠性验证及评价 203
10.2 离子推力器可靠性验证 208
10.2.1 环境适应性验证 208
10.2.2 工作裕度验证 210
10.2.3 长期工作可靠性验证及评价 212
10.3 离子电推进系统EMC试验 216
10.3.1 EMC试验要求 216
10.3.2 EMC试验设备及布局 217
10.3.3 EMC试验结果分析与评价 218
参考文献 220
第11章 离子电推进寿命验证
11.1 离子推力器主要失效模式 222
11.1.1 空心阴极组件失效模式 222
11.1.2 栅极组件失效模式 223
11.2 离子推力器寿命试验 224
11.2.1 寿命试验要求及方法 224
11.2.2 LIPS-200寿命试验结果及评价 228
11.3 离子电推进系统寿命验证及评价 233
11.3.1 系统寿命验证要求 233
11.3.2 RIT-22系统寿命试验 235
参考文献 236
第12章 离子电推进飞行验证
12.1 离子电推进飞行试验概述 238
12.1.1 飞行试验的必要性 238
12.1.2 飞行试验展望 239
12.2 离子电推进飞行试验验证的工程设计 240
12.2.1 飞行试验目标与航天器平台约束 240
12.2.2 飞行试验系统方案 241
12.2.3 在轨飞行试验实施方案 242
12.2.4 飞行试验结果评估方法 245
12.3 SERT-2飞行试验验证 246
12.3.1 SERT-2飞行试验任务 246
12.3.2 SERT-2飞行试验过程与结果 247
12.4 实践九号卫星飞行试验验证 248
12.4.1 SJ-9A飞行试验任务 248
12.4.2 SJ-9A飞行试验过程及结果 249
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节选

总论篇   第1章离子电推进工程概述   1.1离子电推进工程基础   1.1.1离子电推进工程的基本概念   离子电推进系统是航天器的一个分系统。因此,离子电推进工程本质上属于航天器工程范畴。   离子电推进系统是一个相对复杂的分系统工程,其硬件产品组成包括离子推力器、电源处理单元、推进剂贮供单元、控制单元等,其软件产品组成包括开关机控制程序、工作策略、安全防护流程、故障诊断及处理等。如果再向下分解,空心阴极组件、栅极组件、放电室组件等又是离子推力器的模块产品。   本书的离子电推进工程是一个狭义概念,专指离子电推进系统产品的工程研制和工程应用两个方面。全书内容以离子推力器产品为主,适度兼顾了其他单机产品。本书内容不涉及工程管理方面。   术语“离子电推进系统”强调系统级产品及组成;术语“离子推力器”专指推力器核心单机;术语“离子电推进”具有通用性,可兼容系统和单机两方面的概念。   1.1.2产品的成熟度定义及分类   产品成熟是指产品研制、生产、应用等环节的所有要素的完备性、稳定性和精细化程度均已达到满意的水平,能够优质、快速、高效地满足用户的使用要求。产品的成熟度分为技术成熟度、制造成熟度和产品成熟度,分别从产品的设计、生产、应用三个方面度量产品的成熟度。   1.技术成熟度   技术成熟度又称技术准备等级或技术准备度,是指单项产品或单项技术在研发过程中所达到的一般性可用程度。   本书参考了我国军用标准《装备技术成熟度等级划分及定义》(GJB 7688-2012)中规定的9个层次技术成熟度等级,如表1-1所列。   表1-1 GJB 7688-2012的技术成熟度等级定义   2.制造成熟度   制造成熟度是对技术成熟度概念的拓展,用于确定产品研制过程中制造技术是否成熟,以及技术向产品转化过程中是否存在风险,从而管理并控制产品系统生产,使其在质量和数量上实现*佳化,即*大限度提高产品系统质量、降低成本和缩短生产周期,满足任务需求。   本书采用美国国防部发布的《制造成熟度评估手册》(2009)中的制造成熟度等级划分及定义,共10级,如表1-2所列。   表1-2美国国防部发布的制造成熟度等级定义   3.产品成熟度   产品成熟度是对产品在研制、生产及使用环节等全生命周期所有技术要素的合理性、完备性以及在一定功能、性能水平下产品质量稳定性的一种度量。   本书产品成熟度采用我国航天标准《宇航单机产品成熟度定级规定》(Q/QJA 53-2010)中的8级分类标准,如表1-3所列。   表1-3 Q/QJA 53-2010产品成熟度等级定义   1.2离子电推进工程研制   1.2.1工程研制阶段划分   产品工程研制也就是通常所说的产品工程化实现。离子电推进的工程研制除了具备航天产品的一般特性外,还具有不少自身的独特性。   离子电推进的工程研制过程一般分为:方案阶段(原理样机产品)、初样阶段(工程样机产品)、鉴定阶段(鉴定产品)、正样阶段(飞行产品)和定型阶段(货架产品)五个阶段。   每个阶段都有明确的工程研制目标及相应的技术成熟度、制造成熟度和产品成熟度标志,如表1-4所列。   表1-4离子电推进工程研制阶段及对应成熟度   1.2.2工程研制阶段目标   1.方案研制阶段   离子电推进方案研制阶段,以实现离子电推进产品的功能和主要性能为工程化研制目标。研制的原理样机产品需要经过规范的测试和试验验证,确认其功能和主要性能已经达到产品要求。   完成该阶段研制后,离子电推进产品的技术成熟度达到4级、制造成熟度达到4级、产品成熟度达到1级。   2.初样研制阶段   离子电推进初样研制阶段,在离子电推进原理样机研制的基础上,以实现离子电推进产品对其实际工作环境条件及工作应力载荷条件的充分适应为工程化研制目标,这里的充分性是通过比产品实际工作条件更严酷的准鉴定级条件来保证的。研制的工程样机产品需要经过规范的性能测试和准鉴定级试验验证,确认其通过全部准鉴定试验且所有的功能和性能满足产品要求。   完成该阶段研制后,离子电推进产品的技术成熟度达到7级、制造成熟度达到6级、产品成熟度达到2级。   3.鉴定研制阶段   离子电推进鉴定研制阶段,在离子电推进工程样机研制的基础上,以实现离子电推进产品的规范化生产及工作可靠性和寿命的充分验证为工程化研制目标。规范化生产是指按照完整的产品设计、制造、组装、测试标准完成鉴定产品研制;工作可靠性充分验证是指至少有2台抽样鉴定产品进行了完整的鉴定试验;工作寿命充分验证是指至少有1台产品在模拟环境条件下进行1∶1的地面寿命试验,开关机次数和累计工作时间均具有至少1.2倍安全裕度。研制的鉴定产品需要经过规范的性能测试、鉴定级试验、寿命试验等验证,确认其产品研制规范、产品工作可靠性和寿命等全部满足产品要求。   完成该阶段研制后,离子电推进产品技术状态已全部确定,离子电推进产品生产基线已经建立,离子电推进产品的技术成熟度达到8级、制造成熟度达到7级、产品成熟度达到3级。   4.正样研制阶段   离子电推进正样研制阶段,基于离子电推进鉴定产品研制所确定的产品技术

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