為了獲得電推力器工作時(shí)的電磁輻射干擾(EMI)數(shù)據(jù)，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)電推力器的電磁輻射開(kāi)展測(cè)試，測(cè)試時(shí)推力器必須工作在具有良好透波性的真空副艙內(nèi)，根據(jù)此需求研制了一種集成于現(xiàn)有不銹鋼真空室主艙的玻璃纖維透波副艙，針對(duì)研制的透波副艙設(shè)計(jì)指標(biāo)，提出了從透波率、工作熱特性和系統(tǒng)極限真空等方面開(kāi)展透波副艙綜合性能評(píng)價(jià)的方法。通過(guò)測(cè)試獲得的透波副艙工作特性以及分析評(píng)價(jià)結(jié)果，為透波副艙用于推力器產(chǎn)品電磁輻射試驗(yàn)提供了可靠依據(jù)。

0、引言

　　電推力器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)航天器的通信、制導(dǎo)、導(dǎo)航、有效載荷以及其他電子設(shè)備會(huì)造成潛在的影響。要實(shí)現(xiàn)電推進(jìn)在星上的應(yīng)用，必須對(duì)電推力器產(chǎn)生的電磁干擾充分了解，而試驗(yàn)是最直接有效的方法。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以評(píng)估電推力器產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)星上其他系統(tǒng)的影響程度，并且找出防護(hù)和減輕電磁干擾的措施。

　　由于電推力器工作的特殊性，在電推力器電磁輻射試驗(yàn)時(shí)，推力器必須工作在具有透波功能的真空副艙內(nèi)。國(guó)外開(kāi)展的電推力器電磁輻射試驗(yàn)普遍采用真空透波副艙。針對(duì)試驗(yàn)衛(wèi)星和通信衛(wèi)星平臺(tái)離子推力器電磁輻射測(cè)試試驗(yàn)需求，結(jié)合現(xiàn)有TS-6試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研制了玻璃纖維復(fù)合材料透波真空副艙。

　　由于透波副艙既要滿足透波率要求，又要達(dá)到跟主艙組裝后的系統(tǒng)極限真空要求，而且必須具有良好的外壓穩(wěn)定性和耐熱性，而這類集綜合性能為一身的玻璃纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的研制尚未達(dá)到十分成熟的程度，因此非常有必要對(duì)研制完成后的透波副艙綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性，掌握透波副艙在工作條件下的特性，為電推力器電磁輻射試驗(yàn)提供可靠的保障條件。主要進(jìn)行的透波副艙性能評(píng)價(jià)項(xiàng)目有透波率測(cè)試評(píng)價(jià)、極限真空測(cè)試評(píng)價(jià)和工作熱特性測(cè)試評(píng)價(jià)。

1、設(shè)計(jì)概述

　　1.1、技術(shù)要求

　　根據(jù)透波副艙使用要求，提出的功能和性能要求主要體現(xiàn)在5個(gè)方面：(1)提供與不銹鋼主真空室連接接口；(2)在工作條件下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)滿足3倍安全系數(shù)要求；(3)與TS-6試驗(yàn)設(shè)備連接后的系統(tǒng)極限真空度：6.7×10-4Pa；(4)在80℃工作環(huán)境溫度下，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和密封性；(5)頻率為1~3.0GHz電磁波透過(guò)率逸80%，3.0~5.0GHz電磁波透過(guò)率逸65%。

　　1.2、設(shè)計(jì)要求

　　透波副艙設(shè)計(jì)為圓柱形，一端面為球形封頭，另一開(kāi)口端面通過(guò)活套法蘭與TS-6不銹鋼主真空室連接。透波副艙采用玻璃短纖維增強(qiáng)熱固樹(shù)脂復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制作。為了增加結(jié)構(gòu)剛性，設(shè)計(jì)了周向加強(qiáng)筋。副艙主體壁厚6mm。為了保證透波副艙的真空性能，在內(nèi)壁敷了一層氣密薄膜。

　　電推力器電磁輻射測(cè)試時(shí)，測(cè)試天線位于推力器出口平面上，因此透波副艙透波率測(cè)試選擇與電推力器電磁輻射測(cè)試相同的位置進(jìn)行，如圖1所示。

圖1 透波副艙透波率測(cè)試方位示意圖

　　3.3、工作熱特性測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)

　　在圖4的3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)上測(cè)得的溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線如圖7所示。從曲線上看出，推力器引出束流后大約工作4h，透波副艙各部分基本達(dá)到熱平衡，溫度不再發(fā)生明顯變化。熱平衡后推力器支架上的測(cè)溫點(diǎn)2溫度最高，達(dá)到48.5益。從測(cè)試曲線可以得出以下結(jié)論：

圖7 工作環(huán)境溫度測(cè)試曲線

　　(1)透波副艙(包括推力器支架)的實(shí)際工作溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)工作溫度要求(臆80益)，因此推力器工作熱環(huán)境不影響復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；

　　(2)測(cè)溫點(diǎn)3與測(cè)溫點(diǎn)1相比溫度始終較高，這是由于測(cè)溫點(diǎn)3所在的區(qū)域獲得的推力器和羽流的輻射熱遠(yuǎn)大于測(cè)溫點(diǎn)1；

　　(3)在測(cè)溫開(kāi)始1.5h內(nèi)，測(cè)溫點(diǎn)2的溫升比測(cè)溫點(diǎn)3緩慢，而1.5h之后測(cè)溫點(diǎn)2的溫度高出了測(cè)溫點(diǎn)3。分析認(rèn)為有兩個(gè)原因?qū)е略摻Y(jié)果：一是在工作初期推力器安裝環(huán)溫度還較低，再加上玻璃纖維支架的熱傳導(dǎo)較差，而輻射傳遞熱量較快，所以此時(shí)間段測(cè)溫點(diǎn)2的溫度比測(cè)溫點(diǎn)3高；二是由于測(cè)溫點(diǎn)2所處的區(qū)域距離推力器較近，而且通過(guò)輻射和傳導(dǎo)兩種方式從推力器獲得熱量，工作一段時(shí)間后，隨著推力器安裝環(huán)的溫度升高，測(cè)溫點(diǎn)2所處區(qū)域獲得熱量增大，因此溫度升高超過(guò)了測(cè)溫點(diǎn)3。

4、結(jié)論

　　針對(duì)電推力器EMI試驗(yàn)透波副艙設(shè)計(jì)要求，從透波率、極限真空度和工作熱特性三個(gè)方面，采用測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行了其綜合性能的評(píng)價(jià)。通過(guò)測(cè)試獲得了透波副艙在工作條件下的特性，并驗(yàn)證了透波副艙設(shè)計(jì)的合理性和正確性。研制和評(píng)價(jià)后的透波副艙已用于推力器研制任務(wù)要求的電磁輻射測(cè)試試驗(yàn)，使用效果良好。