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[发明专利]一种变孔径栅极离子推力器性能计算方法-CN202211314608.2有效
发明人：陈娟娟;王彦龙;耿海;李娟;杨浩;郭德洲;张涛;孟伟 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-10-25 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本申请涉及空间电推进技术领域，具体而言，涉及一种变孔径栅极离子推力器性能计算方法，包括步骤1：将屏栅极进行区域划分；步骤2：确定每个区域对应的束流离子密度分布；步骤3：选择一个栅极孔作为研究对象；步骤4：计算得到每个区域屏栅极上游离子密度大小；步骤5：计算每个时间步长进入栅极计算区域的离子个数；步骤6：采用仿真计算的方法进行模拟；步骤7：计算得到每个区域推力器束流引出达到稳态后的总引出束流；步骤8：得到推力器的总引出束流。本申请利用数值仿真计算的方法对整个推力器的性能进行快速预测，分析推力器在额定工况和特定几何结构下的推力器最大引出束流，判断该结果是否符合推力器的性能设计要求。
一种孔径栅极离子推力性能计算方法

[发明专利]一种铆接发散场离子推力器阴极极靴组件-CN202211314663.1有效
发明人：胡竟;耿海;陈娟娟;王东升;杨福全;郭德洲;李雨森 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-10-25 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本申请涉及航天推进技术领域，具体而言，涉及一种铆接发散场离子推力器阴极极靴组件，包括阴极极靴和挡板，其中：阴极极靴和挡板的材料类型不同；阴极极靴上设置有卡槽；挡板上设置有卡爪；挡板上的卡爪通过铆钉与阴极极靴上的卡槽连接，将挡板固定在阴极极靴上。本申请在不更改阴极极靴、挡板结构设计方案及材料选型的基础上，通过优化连接工艺技术方案，改进连接紧固方式，实现了异类难熔材料在强电磁场耦合下的等离子体环境中可靠性的连接，杜绝了等离子溅射导致的挡板的焊接及其自身结构脱落的技术风险，保证了阴极极靴组件在轨应用的长寿命与高可靠，有效推动了发散场离子推力器的工程应用。
一种铆接散场离子推力阴极组件

[发明专利]一种离子推力器力学增强型碳碳栅极组件-CN202310803980.8在审
发明人：耿海;郭德洲;吴辰宸;李娟;王彦龙;孙新锋;陈娟娟;代鹏 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2023-07-03 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本申请涉及电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器力学增强型碳碳栅极组件，包括加速栅部件、屏栅部件、栅间绝缘部件以及应变缓冲支架，其中：加速栅部件通过第一紧固件固定在屏栅部件的上方；栅间绝缘部件通过第二紧固件固定在屏栅部件的内部；应变缓冲支架为“几”字型结构，通过第三紧固件固定在屏栅部件的下方。本申请采用一体连接式加速栅部件和屏栅部件、加强筋式屏栅增强环、应变缓冲支架的组合方案，有效地降低碳碳栅极组件受到的力学载荷量级，实现了碳碳栅极组件力学增强的设计目标。
一种离子推力力学增强型碳碳栅极组件

[发明专利]一种离子电推进多余物诱发束流闪烁装置-CN202310650203.4在审
发明人：孙新锋;王润福;耿海;陈新伟;吴辰宸;郭德洲;陈浩;李婧;吕方伟 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2023-06-02 - 公布日： 2023-08-29 - 主分类号： G01T1/29 文献下载
摘要：本申请涉及航天空间电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子电推进多余物诱发束流闪烁装置，包括栅极系统、陶瓷支撑环、吹入孔、放置罐、控制阀门、高压气体喷嘴、气瓶以及管路，其中：栅极系统设置在离子推力器的出口端；陶瓷支撑环设置在栅极系统三个栅极的边缘；吹入孔设置在陶瓷支撑环的正上方；放置罐与吹入孔连接；气瓶为压力氙气瓶，通过控制阀门和管路分别与放置罐和高压气体喷嘴连接；高压气体喷嘴包括左侧高压气体喷嘴、右侧高压气体喷嘴以及底部高压气体喷嘴；管路为不锈钢金属管路。本申请在地面实现了金属多余物碎屑在栅极系统间的随机无规则运动，为地面模拟空间微重力影响下的多余物诱发束流闪烁提供了工程可行的实验装置。
一种离子推进多余诱发闪烁装置

[发明专利]一种材料耐离子溅射腐蚀能力测量评价方法-CN202110755307.2有效
发明人：张涛;李娟;郭德洲;耿海;郭宁;贾艳辉;王东升;马伊帆 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2021-07-02 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G01N17/00 文献下载
摘要：本申请涉及材料腐蚀技术领域，具体而言，涉及一种材料耐离子溅射腐蚀能力测量评价方法，采用圆形结构的样品台，保证每个待测试材料的试验条件是相同的，减少了试验误差，采用了纳米精度的原子力显微镜测量试验前后待测试材料表面高度差和溅射试验后样品溅射区表面粗糙度，精度高，测量结构准确，最后以材料的溅射侵蚀速率和样品溅射区表面粗糙度这两个定量指标作为材料耐离子溅射腐蚀能力评价标准，简单易行，科学有效，精准度高，对材料性能进行评价与研究的同时，还可以对推力器的寿命进行评估，在提升材料耐离子溅射腐蚀性能的过程中，还可以实现提高推力器产品寿命的目的。
一种材料离子溅射腐蚀能力测量评价方法

[发明专利]一种离子推力器屏栅极溅射刻蚀仿真分析方法-CN202111502322.2有效
发明人：陈娟娟;谷增杰;王润福;耿海;郭宁;李娟;王彦龙;郭德洲;张涛 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2021-12-09 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本申请涉及空间电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器屏栅极溅射刻蚀仿真分析方法，通过构建仿真计算模型，建立高能离子与屏栅极表面溅射腐蚀速率之间的关系，实现对屏栅极失效发生的概率进行评估。一方面是基于离子推力器放电室的基础理论知识，进一步明确放电室气体放电过程和高能离子产生过程，另一方面是明晰高能离子对固体表面的轰击溅射刻蚀过程和工作机制，仿真计算结果可为设计人员在离子电推进产品研制及优化设计提供手段支持和数据参考，以达到大幅缩短产品研发周期、降低产品研制成本的目的。
一种离子推力栅极溅射刻蚀仿真分析方法

[发明专利]一种推力器离子光学系统结构强化方法-CN202211533339.9在审
发明人：魏强;张涛;耿海;李娟;陈娟娟;贾艳辉;郭宁;郭德洲;王彦龙;王东升 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-11-30 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本申请涉及电推进技术领域，具体而言，涉及一种推力器离子光学系统结构强化方法，包括如下步骤：步骤1：依据推力器离子光学系统的要求，设计强化结构的形状和尺寸；步骤2：根据强化结构的形状和尺寸，设计强化结构的横截面形状；步骤3：通过有限元力学仿真模拟最低强度与材料强度的关系；步骤4：通过有限元热学仿真计算离子光学系统栅间距是否符合设计要求；步骤5：按照设计要求进行冲击、振动力环境试验；步骤6：按照设计要求进行热真空试验。本申请工艺简单，生产成本低，质量可靠性高，易于工程实现，可有效提高离子光学系统结构稳定性，且可按照不同需求，设计不同形状强化结构，调控范围大，对离子光学系统关键尺寸无改动。
一种推力离子光学系统结构强化方法

[发明专利]一种离子推力器栅极组件变边界仿真模型建立方法-CN202211321847.0在审
发明人：李峰;陈娟娟;李娟;郭宁;赵以德;王彦龙;贾艳辉;郭德洲;张涛 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-10-26 - 公布日： 2023-01-13 - 主分类号： G06F30/25 文献下载
摘要：本申请涉及空间电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器栅极组件变边界仿真模型建立方法，包括步骤1：对栅极进行区域划分；步骤2：在每个区域内选取需要研究的对象；步骤3：计算得到每个研究对象对应的屏栅上游离子密度；步骤4：计算得到对应的德拜长度，确定计算区域在横向和径向方向的最大值；步骤5：处理原子之间的碰撞；步骤6：建立仿真计算模型；步骤7：计算栅极形貌；步骤8：修正栅极的仿真计算模型；步骤9：完成离子推力器栅极组件变边界仿真模型的建立。本申请利用仿真计算得到的溅射刻蚀形貌，对仿真计算模型进行实时更新和完善，能够较为准确地对推力器的工作寿命进行预测，可以大幅缩短产品研发周期和降低研制成本。
一种离子推力栅极组件边界仿真模型建立方法

[发明专利]一种离子推力器装配测试调节装置-CN202211306414.8在审
发明人：李建鹏;耿海;赵以德;贾艳辉;郭德洲;胡竟;孟伟;张文涛;景兆梅 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-10-24 - 公布日： 2022-12-30 - 主分类号： B25H1/06 文献下载
摘要：本申请涉及航天电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器装配测试调节装置，包括底座、支架、外环、中间转换环以及推力器安装环，其中：中间转换环套设在推力器安装环的外部，并与推力器安装环连接；外环套设在中间转换环的外部，并与中间转换环连接；支架的底端固定在底座上，顶端与外环固定连接。本申请结构设计简单，安装方便，经济，在推力器装配时可多人协作，错位安装，装配过程中可迭代测量微调推力器精密零部组件，推力器在本装置上可上下俯仰、左右偏转满足束流发散角，方位角，矢量偏角、滚转力矩等束流特性测试时需要多次迭代微调以保证推力器束流中心与束流特性测试工装的对中，及束流全范围测试的要求，提高了测试效率。
一种离子推力装配测试调节装置

[发明专利]一种可降低束流发散角的球面栅极设计方法-CN202211276302.2在审
发明人：石明;郭德洲;李娟;耿海;贾艳辉;赵以德;王彦龙;李建鹏 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-10-17 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本申请涉及航天空间电推进技术领域，具体而言，涉及一种可降低束流发散角的球面栅极设计方法，包括：步骤1：根据栅极的最佳导流系数，确定栅极的束流直径；步骤2：根据栅极的球面半径和栅极的束流直径的最佳比值，确定栅极的拱高；步骤3：根据栅孔离子光学偏转原理，确定栅极的栅孔轴线相对偏心距；步骤4：通过束流发散角测量试验进行校核，得到最优化的栅极栅孔偏心设计；步骤5：完成球面栅极的整体设计。本申请针对氙离子推力器栅极的工作及应用特点，利用栅极栅孔离子导流和离子光学偏转原理，可使栅极截获电流/束电流≤0.5％，且束流发散半角≤15°，解决了现有大口径离子推力器球面栅极束流发散问题，同时降低其设计成本和应用成本。
一种降低发散球面栅极设计方法

[发明专利]一种离子推力器钼栅极去毛刺装置的应用方法-CN202110520351.5有效
发明人： 郭德洲;李娟;耿海;郭宁;赵以德;李建鹏;唐福俊;杨福全 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2021-05-12 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： B23H9/02 文献下载
摘要：本申请涉及多孔薄壁钼板去毛刺技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器钼栅极去毛刺装置的应用方法，其中装置包括导电棒、电解槽以及高频单脉冲电源，其中：导电棒包括一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒；一组阳极导电棒以及两组阴极导电棒均设置在电解槽的绝缘支撑上，阳极导电棒设置在两组阴极导电棒的中间；高频单脉冲电源的正极与阳极导电棒连接，负极与阴极导电棒连接。本发明通过脉冲电化学方法，使阳极、双侧平行阴极间的电场均匀，从而可有效地消除了钼栅极前期加工工序中残存的细小毛刺，有效的提高了钼栅极聚焦加速引出束流过程中的稳定性，进而增加了离子推力器的工作可靠性。
一种离子推力栅极毛刺装置应用方法

[发明专利]一种基于Kaufman型离子推力器的推力调节方法及卫星应用-CN202110525009.4有效
发明人：胡竟;耿海;王东升;杨福全;郭德洲;李建鹏 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2021-05-14 - 公布日： 2022-09-30 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本发明属于航天器推进技术领域，具体公开了一种基于Kaufman型离子推力器的推力调节方法及卫星应用，推力调节方法包括步骤：确定最大推力下的最大阳极流率；形成多个不同量值的阳极流率；在每个阳极流率下根据预设的第二递减策略逐渐降低阳极电流，以及在每个阳极电流下根据预设的第三递减策略逐渐降低磁场强度，输出推力器对应的推力；在每个阳极流率及阳极电流下推力器的输出推力最大时，对总加速电压进行测控。本发明实现推力的宽范围、高精度、快速连续调节，实现推力器电气参数调节过程中推力的全覆盖，确保推力不存在断档，实现推力调节的高分辨率，并通过控制总加速电压的下限值，确保推力器在推力调节过程中不存在推力的异常变化。
一种基于 kaufman 离子推力调节方法卫星应用

[发明专利]一种离子推力器曲面形栅极组件-CN202210583853.7在审
发明人：赵以德;汪忠;李建鹏;耿海;贾艳辉;郭宁;马伊帆;王彦龙;郭德洲;李娟;张涛 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2022-05-25 - 公布日： 2022-08-23 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种离子推力器曲面形栅极组件，包括屏栅极、屏栅极支撑环、绝缘支撑组件、加速栅极、加速栅极支撑环；屏栅极支撑环、屏栅极、加速栅极、加速栅极支撑环依次同轴设置；屏栅极与所述加速栅极的球面均凸出于所述屏栅极支撑环的中心孔；屏栅极的第一外环体与屏栅极支撑环的支撑圆环体圆周端面通过螺钉一固定连接。屏栅极为旋转椭球面形或比加速栅半径更大的球面形，从而实现栅极组件冷态下各径向位置处栅间距虽不相等，但推力器工作时(热态)由于栅极热变形，达到各处栅间距一致的目的，从而降低束流密度峰值，提高束流均匀性，解决制约大功率离子推力器由于较大热形变造成的放电问题，并延长栅极寿命。
一种离子推力曲面栅极组件

[发明专利]一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构-CN202011233350.4有效
发明人： 郭德洲;杨福全;胡竟;李娟;耿海;赵以德;郭宁;李建鹏;王彦龙 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2020-11-06 - 公布日： 2022-06-14 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种离子推力器栅极组件一体化绝缘结构，包括上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩；所述上屏蔽罩、下屏蔽罩和绝缘支撑环均为圆柱结构，上屏蔽罩、绝缘支撑环和下屏蔽罩同心固定连接，绝缘支撑环的上端固定连接上屏蔽罩的内底面，绝缘支撑环的下端固定连接下屏蔽罩的内底面，上屏蔽罩和下屏蔽罩共同形成绝缘支撑环的防护罩，防止栅极组件离子光学引出过程中离子溅射污染绝缘支撑环，实现栅间电绝缘性能；本发明能够实现栅极组件轻量化、微型化、模块化的研制目标。
一种离子推力栅极组件一体化绝缘结构

[发明专利]基于3D增材制造的离子推力器内表面纹理化异形结构阳极-CN202011233343.4有效
发明人：赵以德;李建鹏;耿海;景兆梅;吴宗海;郭德洲;李娟;池秀芬;杨福全 -专利权人：兰州空间技术物理研究所
申请日： 2020-11-06 - 公布日： 2022-06-14 - 主分类号： F03H1/00 文献下载
摘要：本发明公开了基于3D增材制造的离子推力器内表面纹理化异形结构阳极，包括锥形阳极筒和柱形阳极筒，所述锥形阳极筒和柱形阳极筒通过3D增材制造技术一体生长制成，并在阳极筒内表面一体制造纹理结构；所述纹理结构为呈正六边形排布，直径和间隙均小于1mm的圆形凸台，正六边形的每个顶角和中心均设置一个圆形凸台；本发明能够免去异形结构阳极分开加工再焊接工序，增加了放电室溅射沉积物与阳极表面的结合力以及可牢固附着沉积层的厚度，从而降低沉积物破裂和脱落的风险。
基于制造离子推力表面纹理异形结构阳极

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