[发明专利]一种基于时变应力的多模式电推力器寿命预测方法

说明书

一种基于时变应力的多模式电推力器寿命预测方法，包括，获取不同探测阶段的工作模式以及与各个工作模式相对应的工作时间；通过预先训练好的参数预测模型，得到不同工作模式的应力下的溅射刻蚀初始退化率，漂移系数和扩散系数；根据溅射刻蚀初始退化率，漂移系数和扩散系数计算时变应力下电推力器栅极系统溅射刻蚀程度；根据时变应力下电推力器栅极系统溅射刻蚀程度，计算应力下栅极磨损变化情况；设定溅射刻蚀阈值，根据栅极磨损变化情况，计算各个工作模式下到达加速栅的刻蚀阈值所需要的时间，并进行累加，得到电推力器的寿命；本发明考虑了不同模式下电推力器溅射刻蚀对寿命的影响，通过各个模式下的溅射刻蚀情况进行累积得到电推力器寿命。

技术领域

本发明涉及电推力器技术领域，更具体的说是涉及一种基于时变应力的多模式电推力器寿命预测方法。

背景技术

在深空探测中，探测器往往要在深空中飞行数年才能到达目的地，电推力器在飞行中起到推力调节、姿态保持的作用，电推力器的工作时长达到了数万甚至数十万小时，因此推力器的寿命对于任务的成败十分重要。电推力器的供电主要是依靠太阳能辐照转换而来，由于探测距离越来越远，获取的太阳光照强度不断变化，供电功率也随之改变，需要不断调节电推力器的工作模式，不同模式下推力器的损伤程度不一样，以往寿命预测中不考虑工作模式的影响，在试验过程中仅考虑平均应力下的寿命情况。

以往恒定应力下产品的的寿命预测值为恒定值，在时变应力条件下同一产品的寿命不再是恒定值，与工作模式顺序及时长相关，电推力器的寿命的准确预测可以节省搭载燃料，降低发射成本，保证探测任务成功至关重要。

因此，如何提供一种基于时变应力的多模式电推力器寿命预测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于时变应力的多模式电推力器寿命建模方法，判断电推力寿命能否满足探测任务，同时可以准确预测寿命，降低发射成本，确保探测任务成功。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于时变应力的多模式电推力器寿命预测方法，包括以下步骤，

获取工作模式以及与各个工作模式相对应的工作时间；

根据所述工作模式，通过预先训练好的参数预测模型，得到不同工作模式的应力k下的溅射刻蚀初始退化率μ_k，漂移系数b_k和扩散系数σ_k；

根据所述溅射刻蚀初始退化率μ_k，漂移系数b_k和扩散系数σ_k计算时变应力下电推力器栅极系统溅射刻蚀程度；

根据所述时变应力下电推力器栅极系统溅射刻蚀程度，计算应力k下栅极磨损变化情况；

设定溅射刻蚀阈值，根据所述栅极磨损变化情况，计算各个工作模式下到达加速栅的刻蚀阈值所需要的时间，并进行累加，得到电推力器的寿命。

进一步的，所述参数预测模型的训练步骤包括，

S1：从加速栅中定位9个栅孔；

S2：设置试验刻蚀阈值，在不同的应力水平下，分别对加速栅进行刻蚀，直至刻蚀数据达到所述刻蚀阈值；

S3：进行刻蚀过程中，测量第i时刻第j个栅孔的刻蚀数据，其中，i＝0，1，2...，n；j＝1，2,3...9；

S4：计算不同工作模式的应力水平k下的溅射刻蚀初始退化率μ_k，漂移系数b_k和扩散系数σ_k，