
华沙的等离子物理学和激光微熔研究所(IFPiLM)进行基础等离子物理学研究。在欧盟第七研究框架计划的赞助下,该研究所在和检验电力空间推进系统。
这些电力空间推进系统——由于它们的成分,即离子推进器或等离子推进器——采用的是类似于传统火箭系统的射流力原理。
传统的火箭系统必须运载大量燃料来产生充分的推进力,而电力推进系统使用电力场将小粒子加速至高速度,并从推进器以极高速度发射出。这种高排出速度大大地减少了所需的燃料的量。离子推进器的这种特性使得它们适合于校正卫星的位置。
虽然相对于传统推进系统,离子推进器只产生相对较低的推力,但是它们能够一次产生数月不间断的推进力。从而可以为推进的宇宙飞船不断地加速。
图1:真空腔室
相比传统的火箭推进系统的另一个特点是,离子推进器只在太空或在真空中工作。
因此,在过程中测试离子推进器的性能时,需要创造与太空类似的条件。这就要求能够产生与太空同样压力条件的测试系统。这种系统必须能够推进器在大推力下工作时,都能持续模拟太空中的环境。
这造就了对真空系统的大体积要求:
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试验舱必须大到足够容纳推进器。
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干式前级泵系统抽速必须大于450 m³/h,以便能够在十分钟内形成1 · 10-2 hPa的前级真空压力。
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需要抽速约2900 l / s(对于氮气)和高压缩的涡轮分子泵作为高真空泵系统。必须要能够在不到三小时内获得≤ 1 · 10-6 hPa的终压力。
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需要基于PLC的控制器来控制系统的手动和自动测试。
真空解决方案
普发真空的真空解决方案为了满足这种应用的具体需求而定制,并且满足IFPiLM制定的规范:
为此了体积为 2 m³ 的水平圆柱形真空室。该真空室具有经过玻璃珠喷砂处理的内部,能够减小来自表面的脱气率,从而获得快速的抽真空能力。具有快速开关机构的不锈钢门使客户能够轻松进出真空室。真空室装配有法兰,为客户提供了连接附加组件的选择。客户还要求整个真空室有± 25 mm的高度调节。
一台磁悬浮涡轮分子泵 HiPace 3400 MC 被选为高真空泵,以可以获得所需的真空、抽速和清洁度。由于性高,无润滑ACG600 罗茨泵被用作前级泵。
图2:控制面板
图3:IFPiLM检测霍尔推进器
安装了基于PLC的控制器,用于操作整体系统。试验步骤可以通过数据可视化进行监控,控制器可以保存测试过程中记录的数据。
方案优势:
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定制的真空解决方案
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基于控制器,具有一系列模拟模式
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干泵系统,大清洁度
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高抽速在短时间内达到指定的真空环境
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通过使用高能效的泵降低运营成本
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普发真空工程师在现场对整体系统的调试
图4:前级真空泵组
图5: HiPace MC 涡轮分子泵