关于电推进技术的不靠谱科普（一）

知止

这科普相当靠谱。不过电推进的市场越来越大了，早年受限于技术水平，应用比较狭窄，现在很多地方都打算上电推进了，所以做这个的单位也越来越多。中国是打算直接从化学推进时代一步跨入电推进时代，所以以前主打化学推进的502所才那么着急

橘子和枪

橘子和枪 发表于 2016-1-16 13:35
2. 电推进的工作原理

: g7 o+ z- ]0 w+ }如前所述，根据电推进系统中将电能转化为推进剂动能方式的不同，大致可将电推力器分 ...

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( W* Q+ ]  n" F1 E2 K# k3. 中国电推进技术进展
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目前国内卫星的在轨寿命远低于美俄，大致是几年vs.10几年，其中原因很多，其中一个很主要的原因（虽然不一定是最重要的，但也差不多）目前国内卫星的还用的是化学火箭，因此星上很大一部分载荷都给燃料占用了，按照那个新闻里面的说法，4吨中的卫星，有2吨多都是燃料，但是寿命还是不够。
7 e8 j, X0 T' ]' ?如果想要增加在轨时间就得增加燃料的携带量，从而会占用卫星的载荷，因此必然转向高比冲的电推进方案。
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国内的电推进技术研究大致从上世纪90年代开始的，目前国内开展离子电推进技术研究的单位包括510所（离子推力器）、801所（霍尔推力器）、502所（霍尔推力器），以及哈尔滨工业大学、西北工业大学、北京航空航天大学、国防科大、上海交大等。其中牵头的是三个研究所，而每个牵头的研究所后面都跟着一所或者几所大学摇旗呐喊，哦不，应该改叫做提供理论支持。技术路线么，大家都选择目前国际上比较成熟应用比较广泛的离子或者霍尔推进。技术的源头，要么学毛子或者学老美，至于怎么来的就看着办了。
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一般情况下，国内国防单位干活一般是比较低调的，很少在公共媒体上大肆宣传，除非是已经干完的，即所谓干了也不说，说出来的都是干完的。
% c9 w. W: L6 g; w4 q( D7 w' C但是关于电推进技术则似乎有点与习惯相反，大家有点进展就大声嚷嚷，很有点目前眼球经济的味道。
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: F3 X  q. e$ |$ z# K其原因在于，电推进技术的应用市场实在太窄，很难容下两个相同的产品，航天活动一般是单件或者极小批量生产，对可靠性的要求可谓极端变态，因此任何一个总师都尽量采用经过考验的技术，而不希望采用未经验证的产品，除非新技术或新产品较原型号有了重大优势。

. |6 H& a4 J& i而目前国内这几家的技术水平都差不多，谁也不必谁强多少，无论是选择了哪一家的产品，总会觉得另外两家的要好一点。因此目前这几家之间的竞争可谓惨烈，大家各显神通，各种公关活动也非常积极，所以在最终结果出来之前，大家都拼命刷存在感。这也是电推进技术在国内曝光率那么高的原因之一，因为输赢只有一线啊。一旦赢了，则大家可以吃香的喝辣的，什么科学院工程院院士、国家科技进步奖、甚至最高科技奖等等就都有了，而一旦输了，不但前期的投入都打了水漂，也意味着在整个方向上就会自然死亡了。
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比如前面那个新闻，显然这个发动机还没有上天，还远没有到可以庆功的地步，就已经开始咯咯的叫唤了，原因在于实在太着急了。这个么可以看看这个几年前的新闻。
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http://www.guancha.cn/Science/2014_02_18_206882.shtml
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& m- D9 \% `4 w8 Z( v/ J2 Z2 g, U  R3 Bhttp://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n214/c668412/content.html
: P. s2 t, s* o, e0 o  p) U. K
http://military.china.com/import ... 40217/18345003.html


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可见目前502所已经落后了，而这个是一步错，则步步错，因此502所着急啊，只能抓紧时间大声叫唤，提醒大家
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! K* i7 t" V2 W# x2 i" ?( _% k“别忘了，还有我哪！！！”
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, T) n) C- d) [+ I4 J坑挖完了，跳吧。

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橘子和枪

2. 电推进的工作原理

如前所述，根据电推进系统中将电能转化为推进剂动能方式的不同，大致可将电推力器分为：电热型、静电型、和电磁型。

* ?: a( i, a8 q电热型推进系统
, ^+ _( {7 A' J" \4 Y电热型推进系统利用电能加热推进剂，是最早在实验室中进行研究的电推进类型，也经常通过传统的化学火箭发动机改装而来。被加热的推进剂经拉瓦尔喷管加速喷出发动机，产生推力。电热型推进器是几种电推进中比冲较小的，和传统化学火箭发动机比冲相当，但其优点是结构简单、价格便宜、安全可靠、操作和维护方便等。典型的电热型推进系统有电阻加热喷气推进器（Resistojet）和电弧加热喷气推进器（Arcjet）。
4 S& v) O9 N+ e# {- a9 f: z这种方案一般只在一些特殊场合可能有用的，大规模使用的近地轨道商业卫星的一般不用这种方案。

电热方案

静电型推进系统
静电型推进系统将推进剂气体原子电离为等离子体状态，再利用静电场将等离子体中的离子引出并加速，高速喷出的离子束流对推力器的作用力即为推进系统的推力。其采用的工质一般为容易电离的气体，如氙气氪气等。等离子体中一般包括带正电的离子和带负电的电子，但是整体呈电中性，在电场中电子往阳极跑，离子往阴极跑，由于离子的质量远远大于电子，把离子束流喷出去则可以产生推力。
此外，有的静电型电推进系统利用静电场加速带电液滴或液态金属离子产生推力。
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静电型推进器特点是比冲高、结构紧凑、质量轻以及技术成熟等。典型的静电型推进系统有霍尔效应推进器（Hall Effect Thruster, HET。霍尔效应推进器还被称为稳态等离子体推力器，Stationary Plasma Thruster, SPT）和离子推进器（Ion Thruster, IT）。
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离子推进


电磁型推进系统
电磁型推进系统利用电场和磁场交互作用来电离和加速推进剂，产生推力。在电磁型推进系统中，推进剂离子的加速不是通过单独的电场来完成的，因此，喷出的离子束不受空间电荷的限制，即在等离子体中，通过磁作用比通过静电作用能获得更大的能量密度。电磁型推力器的特点是比冲高、技术成熟、寿命长等。典型的电磁型推进系统有脉冲等离子体推进器（Pulsed Plasma Thruster, PPT）和磁等离子体推进器（MagnetoPlasmaDynamic Thruster, MPDT）。


& Z4 B, L- ^, ^' e) j# X磁等离子体推进器

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, b" T$ _, a! ^9 o这就是比冲不同的结果。（看看好莱坞的磁场设计。）
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总的来说，电推进的关键技术包括：
1. 电源设计
电推进中推进剂喷出推力器时的动能是由电源的能量也就是功率决定的，因此理论上来说，只要电源系统的功率足够大，电推进系统的比冲可以远大于传统的化学推进发动机。实际上，电源系统始终是制约电推进发展的一个关键要素，当前应用的电源系统大部分为太阳能电池板，其功率较小.
, r6 ]; |, D# |* j8 i2. 电磁场设计
& }* \, J3 w4 s: B  N9 F% m即需要通过地磁场设计把等离子体约束在通道中，并且沿轴线喷射出去，因为不沿轴向喷出去的等离子体，不但会产生推力损失，而且还会产生讨厌的横向分力，这里有一个重要指标叫做“羽流角”，越小越好。另外离子喷出发动机后，在空间会乱跑，可能也会污染星上的一些光学和雷达设备，这也是很讨厌的。
7 s+ ]3 u0 M9 t- ~9 F8 ~3. 寿命
另外等离子体加速后的速度是很高的，可达几十到几百公里每秒，而且离子还是带电的，这么高速的离子轰击通道壁面的话，很快就被烧蚀。为了解决这个问题，一方面则需要采用磁场设计，约束等离子体的运动，做电磁喷管；一方面采用陶瓷材料制造喷管壁面，以抵抗烧蚀，因为无论怎么设计，总有些漏网之鱼会冲击到壁面的。
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" T8 J" w  u0 s# X) [7 L: T: A下面是几个毛子的spt发动机的照片
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$ L* J6 A* [! C7 J" Rspt50

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" R& i0 y# h4 x; G: n( y) _spt100
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PPS-1350推进器，法国的山寨产品，趁着90年代毛子困难时期，大减价弄去的。
实际上中国的spt技术的来源也差不多。

冰蚁

能不能说说死掉的几个方案是什么？