Thermal Characterization of a Hall Effect Thruster
Die thermischen Eigenschaften eines Hall-Triebwerks haben direkten Einfluss auf die Konstruktion von Triebwerken und Raumfahrzeugen. Hohe Temperaturen beeinträchtigen die Fähigkeiten der Magnetspule und verursachen eine höhere Erosionsrate des Isolators, was sowohl die Leistung als auch die Lebensdauer des Triebwerks beeinflusst.
Das Hall-Triebwerk überträgt Wärme sowohl durch Strahlung als auch durch Leitung, und das Raumfahrzeug muss mit dieser zusätzlichen Wärmeenergie umgehen können. Eine Infrarotkamera bietet eine nicht-intrusive Methode zur Analyse der thermischen Eigenschaften eines in Betrieb befindlichen Hall-Triebwerks. Diese Arbeit enthält die thermische Analyse eines Hall-Thrusters der Firma Busek Co.
Inc.
mit einer FLIR ThermaCAM SC640-Infrarotkamera. Das Space Propulsion Analysis and System Simulator Laboratory am Air Force Institute of Technology auf der Wright-Patterson Air Force Base diente als Standort für den Aufbau und Betrieb des Triebwerks.
Die Infrarotkamera liefert die Oberflächentemperaturen für das gesamte Triebwerk und nähert sich dem instationären Erwärmungsverhalten beim Starten, im eingeschwungenen Zustand und beim Abschalten an. Thermoelemente verifizieren und korrigieren die Kameradaten. Experimentell ermittelte Emissionsgrade charakterisieren die Materialien des Triebwerks.
Darüber hinaus bestimmt eine Sichtfaktoranalyse zwischen den Kamerapixeln und dem mit Aluminiumoxid besprühten Teil der Kathode den Strahlungsaustausch zwischen den Pixeln und der Kathodenoberfläche. Mit diesem Verfahren wird eine Technik entwickelt, die es ermöglicht, die Oberflächentemperaturen komplexer Geometrien mit hoher Zuverlässigkeit der tatsächlichen Werte abzubilden. Die genaue Erfassung der Oberflächentemperaturen eines Hall-Effekt-Triebwerks wird sowohl die Effizienz und Lebensdauer des Triebwerks verbessern als auch die thermische Belastung des Satelliten durch das Triebwerk vorhersagen.
| ISBN: | 9781249358718 |
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| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
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