最近,航天科技集团六院801所研制的50千瓦级双环嵌套式霍尔推力器成功实现点火和稳定运行,试验验证了推力器内、外环单环点火和双环同时点火能力。
左:内环工作,中:外环工作,右:双环同时工作
怎么说呢!
此前世界上只有美国和俄罗斯能同时点亮多个环工作,中国现在是第三个有这个能力的国家!多一个环,就能喷出更多的离子,相当于给单台发动机加了推力啊!
这是2020年以来,中国在电推领域的第四个巨大跨越!
前三次的巨大跨越分别是:
1、2020年1月,我国首款20KW大功率霍尔推进器(推力器)研发成功,实现了推力从毫牛级向牛级的跨越。当年国内各大自媒体把这次突破吹上天了,我特意写了一篇文章来给大家浇水冷静一下。《我国被人吹成天下第一的霍尔推进器,实际和人家还有几条街的差距》
我国早期霍尔推进器型号及首款20KW推进器工作状态
2、2021年,我国的空间站上安装了4台霍尔推进器,虽然每台的输出推力只有80毫牛,仅能推动一张A4纸,但却为我国空间站节约省了大量了调姿燃料,是我国霍尔推进器的首次实用。
我国空间站上装有4台霍尔推进器
3、2022年,航天科技集团五院510所在地面试验中,单通道霍尔推力器(HET-450)以Xe为工质最大功率到105千瓦,最大推力达到4.6牛,以氪为工质最高比冲超过5100秒。这台单通道霍尔推力器达到了美国多通道X3霍尔推力器(最大功率102千瓦,最大推力5.4牛)的技术水平。
HET-450及其在地面试验的状态
经过这四级跳,我国电推技术水平完全超越了日本和欧洲,达到了与美俄比肩的水平!
离子推力器可以说是“积少成多”、“持续努力一点,就会成功”的典范!
在太空中只能应用动量守衡定理来给物体进行加速,常规燃料火箭发动机喷气速度每秒3、4千米,而霍尔推进器(离子推力器的一种)喷射离子速度能达到每秒10千米至80千米。因为其单位喷射的重量非常少,单位时间相对火箭发动机来说,其产生的反作用力小得可怜,但是架不住电推的持久力啊!
传统火箭一般就那么一股子劲,只有三四百秒,靠大力出奇迹。就像地月车转移和地火转移也是前面一顿猛烧,后面靠惯性晃过去的。而霍尔推进器可以持续工作上千小时,能使航天器一直加速,工质也不像火箭那样要几十、几百吨,只要几百斤就够烧一年的了。
当年日本隼鸟小行星探测器在化学推进器损坏不能用的情况下,就是靠4台电推慢慢的推回来的。
电推还有一个优点,就是只要容易电离的物质都可以作为推进剂(工质),不挑食。现在用得比较多的是氙,但这种惰性气体也是稀有气体,比较贵,还有一些常用的工质,如锌、氮、碘、镁、铋等。
不同工质产生的光谱
2017年NASA就已经测试了X3霍尔推进器,其功率达到100千瓦,推力达到创纪录的5.4牛,而这台推进器实现了三个相互嵌套的同心环通道。
X3霍尔推进器
如今我国实现了双环嵌套,说明掌握了嵌套技术,结合510所单通道(单环)的大推力,后面逐步优化,按这几年的发展速度,达到或超过美国也不算是什么难事!