基于脈沖等離子體源的航天器表面電位主動控制的研究的開題報告

基于脈沖等離子體源的航天器表面電位主動控制的研究的開題報告一、課題背景及研究意義目前，隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，航天器的用途也變得越來越廣泛，包括地球觀測、天文探測、通信衛(wèi)星等多個領(lǐng)域。然而，在航天器的使用中，存在一些電磁環(huán)境的問題，比如空間等離子體的存在會對航天器表面產(chǎn)生電荷，從而導(dǎo)致電位的變化，進而引發(fā)電弧危害、通信干擾等問題。因此，對航天器表面電位的主動控制已經(jīng)成為一個研究熱點。本課題主要研究基于脈沖等離子體源的航天器表面電位主動控制，旨在提高航天器在復(fù)雜電磁環(huán)境下的安全性和穩(wěn)定性，降低電弧危害和通信干擾等問題的發(fā)生，具有重要的實際應(yīng)用價值。二、研究內(nèi)容和方案基于脈沖等離子體源的航天器表面電位主動控制，實現(xiàn)航天器表面電荷的中和和調(diào)節(jié)，需要進行以下研究：1.脈沖等離子體源的研究。2.航天器表面電位的測試與分析。3.電勢調(diào)節(jié)的原理分析和算法設(shè)計。4.脈沖等離子體源與航天器表面電位的耦合研究。5.控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。具體的實驗方案如下：1.脈沖等離子體源的設(shè)計和制備，通過實驗研究其工作特性，包括等離子體密度、溫度、流速等。2.航天器表面電位的測試與分析，采用球形探針測量方法測試航天器表面電位，利用測試數(shù)據(jù)分析不同工況下航天器表面電位的變化規(guī)律。3.電勢調(diào)節(jié)原理分析和算法設(shè)計，研究航天器表面電勢調(diào)節(jié)的原理和相關(guān)算法。4.脈沖等離子體源與航天器表面電位的耦合研究，通過實驗探究等離子體源與航天器表面電位之間的相互作用，以尋求最優(yōu)的電勢調(diào)節(jié)方法和參數(shù)。5.控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，進行電勢調(diào)節(jié)算法和控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，達到控制航天器表面電位的目的。三、預(yù)期成果1.建立基于脈沖等離子體源的電位控制實驗平臺，實現(xiàn)航天器表面電位的主動控制。2.探究航天器表面電位相關(guān)機理，為控制系統(tǒng)設(shè)計提供基礎(chǔ)。3.設(shè)計并實現(xiàn)電勢調(diào)節(jié)算法，建立電位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。4.實現(xiàn)對航天器表面電位的主動控制，提升航天器在電磁環(huán)境下的安全穩(wěn)定性。四、研究進度計劃本課題的研究周期為2年，研究進度計劃如下：第一年：1.研究脈沖等離子體源的特性和工作原理。2.進行航天器表面電位的測試與分析，探究航天器表面電位的變化規(guī)律。3.設(shè)計并實現(xiàn)電勢調(diào)節(jié)算法。第二年：1.研究脈沖等離子體源與航天器表面電位的相互作用。2.建立電位控制實驗平臺，在實驗中實現(xiàn)對航天器表面電位的主動控制。3.完成課題研究并進行總結(jié)。五、參考文獻1.李晨曦，張正，何彥軍.空間航天器表面電場影響及控制技術(shù)研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（21）：102-105。2.WinterH,JahnM.Low-powerplasmasourceforspaceapplications.JournalofVacuumScience&TechnologyAVacuumSurfaces&Films,2013,31(3):031305.3.何慶林，謝志偉.空間環(huán)境對衛(wèi)星表面電荷影響的分析[J].電子與信息學報，2012，34（10）：2501-2505。4.KenkreVM,LinMC.Neutralizationofspacecraftchargebyplasmasources.JournalofGeophysicalResearch:SpacePhysics,2004,109(A12).5.MattinglyS,ByrneLB.PlasmaAttenuationofSpacecraft‐InducedCharging:ComparingPhysics-BasedandEngin