Name: optimization, test and diagnostics of miniaturized hall thrusters
Uploaded: 2019-02-16T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters at JoVE.com

Detta arbete fick stöd i en del av OSTIn-SRP/EDB, National Research Foundation (Singapore), akademisk forskning fonden AcRF Tier 1 RP 6/16 (Singapore) och George Washington Institute för nanoteknik (USA). I. L. erkänner stöd från skolan i kemi, fysik och maskinteknik, vetenskap och teknisk fakultet, Queensland University of Technology.

Här presenterar vi de protokoll för dragkraft kalibrering förfarande och prestanda utvärdering, oberoende dragkraft verifiering via null mätning och plume profilometry via jordbaserad spatialdata avkänning.
1. dragkraft kalibrering förfarandet och dragkraft utvärdering av prestanda
<ol><li>Se till att alla komponenter är installerade i kammaren som visas i figur 5.</li>
	<li>Testa anslutning av diagnostiska verktyg externt innan försegla kammar...

Typical Hall-typ drivraketer44 är relativt enkla, Billiga och högeffektiva enheter som kan påskynda en ion flux att hastigheterna av flera tiotals km/s, som tillhandahåller dragkraft krävs för accelererande satelliter och rymdfarkoster, samt för manövrering, orientering, position och attityd kontroll, och de kretsar kring slutet av sin livslängd för drift. Tillämpningen av Hall drivraketer på satelliter och andra orbital nyttolaster förbättra uppdraget livstid, låta orbital överfö...

Förnyat intresse inom rymdindustrin har delvis varit katalyseras av högeffektiva elektriska framdrivningssystem att leverera förbättrad uppdrag kapacitet vid alltmer nedsatt lanseringen kostar1,2,3. Många olika typer av utrymme eldrift enheter har nyligen föreslagits och testade4,5,6,7,8 stöds av den dagens intressen för rymden utforskning9,10. Bland dem är inrutade ion11,12 och Hall-typ drivraketer13,14 av primärt intresse på grund av deras förmåga att nå mycket hög verkningsgrad på ca 80%, överstiger eventuella kemiska bogpropeller, inklusive de mest effektiva syre-väte-systemen, effektiviteten av som är begränsad till ca 5000 m/s som huvudansvarige fysiska lagar15,16,17,18.
Omfattande, tillförlitlig testning av miniaturized utrymme drivraketer vanligtvis kräver ett stort komplex av försöksenheter som inkluderar testkammare, vakuum faciliteter (pumpar), kontroll och diagnostik instrument, ett system för mätning av plasma parametrar 19och ett brett utbud av utrustning för att upprätthålla driften av bogpropellern, såsom en elkraft försörjningssystem, drivgas förkopplingsapparaten, dragkraft mätning stativ och många andra20,21. Dessutom en typisk utrymme framdrivning bogpropeller består av flera enheter som separat påverkar effektiviteten och livslängd av hela dragkraft system, och därför kunde testas både separat och som en del av bogpropeller församling22, 23. Detta avsevärt försvårar provningsförfaranden och innebär långa test perioder24,25. Tillförlitligheten i en bogpropeller katod enhet, samt drift av bogpropellrar när olika drivmedel används också kräver särskild hänsyn26,27.
För att kvantifiera en elektrisk framdrivning systemets prestanda och för att kvalificera moduler för operativa distribution i rymduppdrag, marken provningsanläggningar som möjliggör simulering av realistiskt utrymme behövs miljöer för testning av multi-skalas framdrivning enheter28,29,30. Ett exempel på ett sådant system är en stor skalad utrymme miljön simuleringskammare ligger på Space Propulsion centrum-Singapore (SPC-S, figur 1a, b)31. När man utvecklar en sådan simulering miljö, behöver följande primära och sekundära överväganden beaktas. Primära oro är således skapade utrymme miljön måste korrekt och tillförlitligt sätt simulera en realistisk rymdmiljön, som de inbyggda diagnostiska systemen måste ge exakt och korrekt diagnostik under utvärdering av ett system prestanda. Sekundär oro är att de simulerade utrymme miljöerna måste vara mycket anpassningsbara aktivera snabb installation och testning av olika framdrivning och diagnostiska moduler och miljön måste kunna rymma hög genomströmning tester för att optimera ansvarsfrihet och driftförhållanden vid flera enheter samtidigt.
Utrymme miljön och pumpande faciliteter
Här visar vi två simulering Faciliteter på SPC-S som har genomförts för testning av miniaturized elektriska framdrivningssystem, samt som integrerade moduler. Dessa två anläggningar är av olika skalor, och har primärt olika roller i processen för utvärdering av prestanda, som beskrivs nedan.
Stor plasma utrymme aktivering kammare (PSAC)
PSAC har måtten 4,75 m (längd) x 2,3 m (Diameter) och har ett vakuum pumpar svit som består av många höga kapacitet pumpar arbetar i tandem. Det ska kunna uppnå en bastrycket som är lägre än 10-6 Pa. Den har ett integrerat vakuum avläsning och pump aktivering/purge kontrollsystem för evakuering och utrensning av kammaren. Den är utrustad med ett flertal anpassningsbara flänsar, elektriska feedthroughs och visuella diagnostiska ventiler att tillhandahålla linje testanläggning. Detta, kan tillsammans med en full svit av diagnostik kapacitet mounted internt, det ändras snabbt för multimodala diagnostik. Omfattningen av PSAC möjliggör också testning av helt integrerade moduler för applikationer i en simulerad miljö.
PSAC är SPC-S flaggskepp utrymme miljön simulering anläggning (figur 1 c, d). Dess storlek möjliggör provning av färdiga moduler av upp till ett par US monterad på ett quadfilar skede. Fördelen med denna metod skulle vara i realtid visualisering av hur modulerna framdrivning som monterade på olika nyttolaster kan påverka jordbaserad manövrering av payloads i rymden. Detta simuleras genom montering och tillfälligt upphävande av hela nyttolasten på en egenutvecklad quadfilar dragkraft mätplattform. Bogpropellern kan sedan avfyras och svävande plattformen med bogpropeller och nyttolasten skulle provas enligt utrymme villkor. Propellant gasar de råvaror som anger testmiljön via elektrisk framdrivning modulerna pumpas ut effektivt genom vakuum suite att se till att avdelningens totala trycket inte ändras, därför att upprätthålla en realistisk utrymme miljö32 ,33,34. Dessutom elektriska framdrivningssystem vanligtvis involverar produktion av plasmor och utnyttja manipulering av banor av laddade partiklar ut ur systemet för att generera dragkraft35. I mindre simulering miljöer, ackumulering av kostnad eller plasma slidor på väggen kan påverka ansvarsfrihet prestanda genom skärmvägg interaktioner på grund av dess närhet till framdrivningssystemet, särskilt för micropropulsion där typiska dragkraft värden är i storleksordningen millinewtons. Därför måste särskild uppmärksamhet och fokus göras att redogöra för och marginalisera bidrag från sådana faktorer36. Den PSAC stor storlek minimerar skärmvägg interaktioner, gör att de är försumbara, vilket ger en riktigare bild av ansvarsfrihet parametrar och aktivera övervakning av plume profiler i elektrisk framdrivning moduler. PSAC används vanligtvis i full modul utvärdering och system integration/optimering processer som möjliggör snabb översättning av bogpropeller prototyper i operativt redo system för marken testning inför utrymme kvalifikation.
Skalade plasma utrymme miljön simulator (PSEC)
PSEC har måtten 65 cm x 40 cm x 100 cm och har en vakuum pumpning svit som består av sex hög kapacitet pumpar arbetar i tandem (torr vakuumpump, turbomolecular och cryo vakuumpumpar). Det ska kunna uppnå en lägre än 10-5 Pa bastrycket när hela pumpsystem är i drift (alla pumpar är i bruk). Trycket och drivmedel flöden övervakas i realtid via integrerad massflödet avläsning lådor och tryckmätare. PSEC används primärt i uthållighet testning av bogpropellrar. Drivraketer eldas för längre tid att utvärdera effekter av plasma skador på ansvarsfrihet kanaler och dess livstid. Dessutom som visas i figur 2, ett komplext flöde controller gasnätet i denna anläggning möjliggör snabb anslutning av andra råmaterial drivmedel till katoden och anoder att testa kompatibilitet av bogpropellrar med nya drivmedel och effekterna av den senare på bogpropeller prestanda. Detta är ökat intresse att forskargrupper arbetar på ”luft-andning” elektriska bogpropellrar utnyttja nya drivmedel under drift.
Integrerat diagnostiska hjälpmedel (multimodala diagnostik)
Olika integrerade diagnostiska hjälpmedel, utrustad med automatisk integrerad robotsystem (AIRS-µS)19,23, har utvecklats för de två systemen i PSEC och PSAC att tillgodose diagnostik vid olika skalor och ändamål.
Integrerad diagnostik i PSEC
Diagnostiska verktyg i PSEC gångjärn i huvudsak på realtidsövervakning av ansvarsfrihet genom utökad verksamhet. Kvalitetsledningssystemet övervakar resterande gas i anläggningen för främmande arter som uppstår från sputtring av material under en urladdning. Dessa spårmängder övervakas kvantitativt över tid att utvärdera erosion andelen kanalen urladdning och elektroder av bogpropellern att uppskatta den bogpropeller livstid. Optiska utsläpp spektrometern (OES) kompletterar detta förfarande genom att övervaka spektral-fodrar motsvarande elektroniska övergångar av främmande arter på grund av erosion, såsom koppar från elektroniken. OES möjliggör också en icke-invasiv plasma diagnostik och aktiv övervakning av plume profil som kvalitativt utvärderar prestanda av bogpropellern. Slutligen används en robotic Faraday-sond som kan fjärrstyras eller helt självständigt-läge, att härleda snabba svep av plume profilen att optimera collimation av beam genom parametriskt varierande ansvarsfrihet villkor (figur 3).
Integrerad diagnostik i PSAC
Lyxen av fysiskt utrymme i PSAC möjliggör installation av flera bogpropeller system på olika platser modulära konstruktionen möjliggör plugg-och-lek-liknande installation för olika diagnostik samtidigt. Figur 4 visar PSAC inre tvärsnitt i olika konstellationer, med fullt svävande quadfilar thrust mätning plattformen att vara dess mest anmärkningsvärda och permanent fixtur. Torn-system, kontrollerade självständigt eller trådlöst via Android appar med mikrokontroller och Bluetooth-moduler, kan sedan monteras på ett modulärt sätt inför bogpropellern för att erhålla egenskaper av plymen genom installation av olika sonder såsom Faraday, Langmuir och fördröjer potentiella Analyzer (RPA). Också visas i figur 4 är PSAC förmåga att möjliggöra konfigurerbara montering av bogpropeller system för snabb samtidig diagnostik av olika parametrar i plasma. Bogpropellrar kan monteras vertikalt i en enda kolumn och testade snabbt, en efter en annan för att undvika interaktioner mellan olika bogpropeller system. Det har kontrollerats att effektiv utvärdering av upp till 3 olika moduler i en enda instans är möjligt, därmed avsevärt minska driftstopp under evakuering och självrensning processer krävs annars när du testar systemen individuellt. Å andra sidan, är detta system en värdefull möjlighet för att testa de bogpropeller sammansättningar som ska fungera i ett gäng, på samma satellit. Bogpropellrar kan monteras vertikalt i en enda kolumn och testade snabbt, en efter en annan för att undvika interaktioner mellan olika bogpropeller system. Det har testats för att vara effektiv i utvärderingen av upp till 3 olika moduler i en enda instans, avsevärt minska driftstopp under evakuering och självrensning processer krävs annars när du testar systemen individuellt.
Det är viktigt att bestämma inriktningen i micropropulsion system noggrant så att parametrar såsom effektivitet, ηeff och specifika impulsen jagsp, är korrekta, således, ger en tillförlitlig representation av beroendet av Bogpropeller prestanda på olika indataparametrar som drivgas flöde och kraften som levereras till de olika terminalerna av drivraketer som visas i ekvationer 1 och 2. Explicit, kretsar utvärdering av micropropulsion system vanligtvis kring mätning av dragkraft som genereras från systemet på olika parametrar. Därför, system för utvärdering av prestanda behöver kalibreras enligt en uppsättning normer innan de installeras i utrymme miljön för användning inom diagnostik och tester för att säkerställa deras tillförlitlighet och noggrannhet19.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58466/58466eq1.jpg">
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/58466/58466eq2.jpg">
Typiska system anställa kraft kalibrering externt innan framstöten måttenheter är installerade i de test miljö38. Men sådana system ska inte redogöra för de utrymme miljöer som påverkar den materiella rekvisitan av standarder kalibrering och för elektriska, vakuum och termisk påverkan på nedbrytningen av de kalibrerade standarderna under dynamiska utvärdering av drivraketer i prestanda. Automatisk trådlös kalibrering enheten visas i figur 5, möjliggör å andra jordbaserad kalibrering av systemet i simulerad miljö innan bogpropellern är operativa. Detta står för de dynamiska effekterna av testmiljön på mätning scenen och möjliggör snabb omkalibrering av systemet innan bränning av bogpropellrar. Systemet har också en symmetrisk modulära null dragkraft kontroll enhet som kontrollerar framstöten självständigt. Det drivs medan bogpropellern är operationell för jordbaserad analys av den härledda överskjutningar från viss ansvarsfrihet villkor. Hela processen sker via MATLAB appar, så att användarna kan fokusera på optimering av hårdvara och design av framdrivningssystem, och underlättar testning av sådana system. Detaljer av denna metod skulle utarbetas i följande underavsnitt.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:912px;" width="911">
	<tbody>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;width:429px;">Arduino Microcontroller</td>
			<td style="width:159px;">Arduino</td>
			<td style="width:260px;">Arduino Uno Rev 3</td>
			<td style="width:65px;"></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Bluetooth communication device</td>
			<td>SG Botic</td>
			<td>WIR-02471</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Cryogenic Pump</td>
			<td>ULVAC</td>
			<td>CRYO-U12HLE&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Digital Oscilloscope</td>
			<td>Yokogawa</td>
			<td>DLM 2054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Dry Pump</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Triscroll-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">High resolution laser displacement sensor</td>
			<td>Micro-Epsilon</td>
			<td>optoNCDT ILD-1420-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Mass Flow Controller</td>
			<td>MKS</td>
			<td>MKS M100B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Optical Emission Spectrometer</td>
			<td>Avantes</td>
			<td>AvaSpec-ULS2048XL-EVO</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Servo Motor</td>
			<td>Tower Pro</td>
			<td>Servo Motor SG90</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Stepper Motor</td>
			<td>Oriental Motor</td>
			<td>PKP213D05A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">Turbomolecular Pump</td>
			<td>Pfeiffer</td>
			<td>ATH-500M</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optimization, test and diagnostics of miniaturized hall thrusters

Miniatyriserade rymdfarkoster och satelliter kräver smart, mycket effektiva och hållbara låg-dragkraft drivraketer, utökade, tillförlitlig fungera utan närvaro och justering. Termokemisk raketmotorer som använder termodynamiska egenskaper av gaser som ett medel för acceleration har fysiska begränsningar på deras avgaser gas hastighet, vilket resulterar i låg effektivitet. Dessutom, dessa motorer visar extremt låg verkningsgrad vid små stötar och kan vara olämpliga för kontinuerligt operativsystem som tillhandahåller realtid adaptiv styrning av rymdfarkoster orientering, hastighet och position. Däremot har elektriska framdrivningssystem som använder elektromagnetiska fält för att påskynda joniserat gaser (dvs plasmor) inte någon fysisk begränsning när det gäller avgaser hastighet, så att praktiskt taget alla massa effektivitet och specifik impuls. Låg-dragkraft Hall drivraketer har en livslängd på flera tusen timmar. Deras ansvarsfrihet spänning varierar mellan 100 och 300 V, verksamma vid en nominell effekt av < 1 kW. De varierar från 20 till 100 mm i storlek. Stor Hall bogpropellrar kan ge fraktioner av millinewton dragkraft. Under de senaste decennierna, har man ett ökat intresse i liten massa, strömsnål och högeffektiva framdrivningssystem till driva satelliter på 50-200 kg. I detta arbete visar vi hur bygga, testa och optimera en liten (30 mm) Hall bogpropeller kan driver en liten satellit som väger ca 50 kg. Vi kommer att visa den bogpropeller i en simulator med stort utrymme i miljön, och beskriva hur dragkraft mäts och elektriska parametrar, inklusive plasma egenskaper, samlas in och bearbetas för att bedöma nyckel bogpropeller parametrar. Vi kommer också visa hur bogpropellern är optimerad för att göra det en av de mest effektiva små raketmotorer som någonsin byggts. Vi kommer även ta itu med utmaningar och möjligheter som ny bogpropeller material.

Thrust kalibreringen och dragkraft utvärdering av prestanda
Utvärdering av dragkraft värden från quadfilar dragkraft mätning scenen kommer i två faser. Den första fasen är genom att erhålla kalibrering faktorer från Automatisk trådlös kalibrering enheten visas till höger i figur 5. I denna kalibreringsprocessen sänks fina vikter över en slät polytetrafluoreten bar so...

Watch this Scientific Journal Video about Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters at JoVE.com

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

Här presenterar vi ett protokoll för att testa och optimera utrymmet framdrivningssystem baserat på miniatyriserade Hall-typ drivraketer.

Optimering, Test och diagnostik av Miniaturized Hall bogpropellrar

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without ...

Det övergripande målet med denna presentation, är att presentera den metod som deltar i testning av specialiserade elektriska framdrivningspropellrar i en markbaserad rymdmiljö simuleringsanläggning. Metoderna involverade funktionen automatiserade system som innehåller hårdvara-programvara integration för att förverkliga smarta system för automatiserad eller fjärrdiagnostik och prestandautvärdering av framdrivningsmoduler och andra nyttolaster i rymden. Rymdframdrivningscentret, Singapore, är ett forskningscenter vid National Institute of Education, Nanyang Technological University, Singapore.De testmiljöer som utvecklats här omfattar två utrymmesmiljösimuleringsanläggningar för olika ändamål. Den skalade rymdmiljösimulatorn är primally anställd i livstidstestning av propellrar. Propellrar avfyras under längre perioder i denna anläggning för att utvärdera effekter av plasmaskador på nödkanaler.och därefter att dra slutsatsen livstid av propellrar. Den quadfilar upphängda scenen möjliggör korrekt visualisering av hur framdrivningsmodulerna som monteras på olika nyttolaster kan påverka in situ manöver i rymden. Detta simuleras genom montering och upphängning av hela nyttolasten på det upphängda systemet.Drivraketerna kan sedan avfyras och den upphängda plattformen där modulerna monteras på är verkande enligt förhållanden i rymden. Den quadfilar pendeln påskyndar också processen för utjämning, kalibrering och installation av propellrar och moduler för provning i rymdmiljön. Med denna setup endast en operatör krävs i testanläggningen för att utnyttja frekvensmodulering på torsional trådar, att nivå och kalibrera hela systemet.I den storskaliga rymdmiljösimulatorn bortsett från quadfilar suspenderade dragkraftsstadiet som möjliggör in situ-härledning av dragkraft kan Modular rumsligt aktiveringsrobotsonder också anpassas för montering genom konfigurerbara fastsättningsenheter. Det är också värt att notera att den stora Space Environment Facility har många monteringspunkter och vakuumgrepp elektroniska filter för att möjliggöra installation av flera propellrar och diagnostisk utrustning för samtidig prestandautvärdering. Detta minskar driftstoppet som uppstår när kammaren evakueras och pumpas vid åtkomstinstallation och omkonfigureringsprocesser om testning skulle ske individuellt.Vi kommer nu att gå igenom förfarandena för installation och kalibrering av quadfilar-pendeln före provning av framdrivningsenheter. Se först till att alla komponenter är installerade i kammaren enligt vad som krävs för efterföljande testning. Testa diagnosverktygens anslutning utåt innan kammaren förseglas.Använd den integrerade anläggningskontrollen för att täta kammaren. Sätt på vakuumpumparna i kaskadordning med start från torrpumparna, turbomolekylpumparna och sedan kryogenpumparna. Använd de utvecklade apparna för att synkronisera dina enheter med de trådlösa transpondorna i kammaren.Synkroniseringsprocessen är klar, när den blinkande lysdioden på transpondrar slutar blinka. När önskat vakuum har erhållits och initial avläsning tas bort laserförskjutningssensorn som baslinje. Använd den utvecklade appen för att utlösa sänkningen av en kalibrerad vikt för kraftöversättning på quadfilar-scenen.Registrera förskjutningen från laserförskjutningssensorn. Upprepa processen att sänka vikterna och registrering av förskjutnings quadfilar-stadiet tills alla kalibreringsvikter förbrukats. Rita en kalibreringskurva för att erhålla kalibreringsfaktorn för det system som är installerat på quadfilar-stadiet.Propellrarna kan sedan avfyras och de önskade parametrarna kan fångas i realtid av datainsamlingsprogram skrivet av i husforskare. Alternativt kan en integrerad app användas för att helt automatisera kalibreringsprocessen samtidigt som man synkroniserar aktiveringssekvensen från motorerna och dataanskaffningen från sensorerna därefter. Vi kommer nu att gå igenom förfarandena för att självständigt kontrollera de erhållna dragkraftsparametrarna till en nullmätning och hur en rumsligt aktiverad proxy kan utlösas för att få plymprofiler efter att dragkraftsmätningar har gjorts.Ta först ett baslinjeavläsning av quadfilarpendeln i jämviktsläget. Växla operativa parametrar till önskade värden från propellerns kontrollpanel och avfyra propellern. När förtroendet är avfyrat, vänta på att svängningarna på quadfilarpendeln stabiliseras.Efter stabiliseringen använder du kontrollappen för null-måttsystemet för att utlösa sänkningen av vikter. Vikterna sänks kontinuerligt tills quadfilarstadiet är återansända till jämvikt. När jämviktsläget uppnåtts, avslutas aktiveringssekvensen och den kraft som krävs för att få tillbaka quadfilarsystemet till jämvikt bestäms.Ett proppblock utlöses sedan för att stoppa quadfilar-scenen från att flytta. En svepande sekvens utförs sedan på den rumsliga mätningen sondfästet. En synkroniserad sekvens loopas för att skaffa data från sonden på varje rumslig plats och lagras i en matris som ska analyseras därefter.Andra sonder kan anpassas för att monteras på moduluppfästningen för att använda rumslig information på plymprofilerna. I detta avsnitt kommer vi att gå igenom typiska resultat som erhållits från en kalibreringssekvens, samt typiska plymprofiler som erhållits genom en faraday sond svep. Kalibrering av quadfilarframstöten till mätningen arrangerar göras till och med anställningen av det den motoriska sonden som körs för översättningsystemet.För att härleda kalibreringen dela upp i faktorer krävt för härledning av framstöt under experimentell tasking. En sekvens som utlöses av en operatör av ett automatiserat program för att sänka fina kalibreringsvikter som agerar vertikalt och översätter horisontellt för att simulera aktivering när propellern avfyras. Avläsningar från en laserförskjutningssensor med hög upplösning tas vid varje intervall och en kalibreringskurva ritas sedan för att erhålla kalibreringsfaktorn för efterföljande mätningar på systemet.I denna figur ser vi en typisk kalibreringskurva ritad under en enda automatiserad kalibreringsprocess. Som kan ses, rätt inriktning och inställning av quadfilar scenen resulterar i en mycket linjär kalibrering tomt ger en kalibreringsfaktor på 27,65 milli newton per volt. I en standardiserad uppsättning upp för framstötmätningar över ett brett spänner av styrkor.Uppställningen kan också modifieras för att passa i kalibreringsvikter för utökade regimer som visas i denna kalibreringsrit. De torsionstrådarna justeras för känslighet och både fin- och bankalibreringsvikter ingår för att ge en kalibreringstomt som är linjär i båda regimerna. Ett prov av in situ-mätningarna för härledd dragkraft visas i denna figur.Denna figur visar hur en operatör kan övervaka beroendet av dragkraft på urladdningsspänning. Under experimentets gång, tills urladdningen är släckt. Med hjälp av quadfilar dragkraft mätningar skede, kunde vi mäta dragkraft som produceras av hela propellern vid olika ineffekt som ges av utsläppsströmmen och tillämpas spänning.Genom dessa uppgifter kan variationen av effektivitet och specifik impuls med avseende på ineffekt erhållas. Dessa siffror visar hur dragkraften och den specifika impulsen varierar med ineffekt vid fyra olika massflödeshastigheter. Och denna siffra visar hur effektiviteten beror på ineffekten.Resultaten visar att propellern har optimerats för att arbeta med ineffekt är under 100 watt, där låga flödeshastigheter har resulterat i effektivitetsvinster på nästan 30%Efter att propellern avfyrats en null mätsekvenser utlöses för att självständigt kontrollera det förtroende som erhållits från systemet. När dragkraften avfyras, förflyttar scenen enligt omfattningen av framdrivning som härrör från systemet. Null-mätenheten är ett symmetriskt system monterat motstående kalibreringsenhet, som utnyttjar ett liknande kraftöversättningssystem för att göra scenen bakåt i jämvikt.En laserförskjutningssensor övervakar aktivt förskjutningen under hela mätningen och utlöser aktiveringssystemet för att aktivera en sekvens som avslutas först när baslinjens jämvikt uppnås. En operatör kan också visualisera in situ plymprofiler som visas i denna figur. Denna figur visar hur utsläppseffekten påverkar storleken på toppjärnströmstätheten och den fulla bredden vid halv maximum i enlighet med detta.Fysiska processer som är inneboende i plasma är kända för att driva och kontrollera själv organisation och själv montering under materialsyntes. på QUT i samarbete med plasmakällor och applikationscenter studerar vi hur dessa byggstenar formas, formas och levereras till ytor på de olika plasmaförhållandena. Vi hoppas att genom att förstå hur dessa plasmaform nanostrukturer beter oss kommer vi att kunna utforma processer som säkerställer snabb och effektiv leverans och införlivande bara för att lägga till den plats där reparationen faktiskt behövs.Att förse oss med ett plasma framdrivningssystem som är längre servering och effektivare. I denna presentation har vi presenterat en översikt över de överväganden som gjorts vid utformningen av en anläggning för provning av framdrivningssystem och driftsättningsbara moduler i en simulerad rymdmiljö. Dessutom har vi visat mångsidigheten och styrkan i att använda mikrokontrollantbaserade system för in situ-datainsamling och analys, som snabbt kan anpassas för att utföra andra utvärderingssätt beroende på operativa uppdragskrav i enlighet med detta.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Linear Momentum, Impulse and Collisions

SCIENTISTS IN ACTION

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Framställning och karaktärisering av fotoniska kristaller Slow ljusvågledare och håligheter

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

Production of Synthetic Nuclear Melt Glass

Produktion av syntetisk Nuclear smälta glas

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Använda Synchrotron Radiation Microtomography att undersöka Multi skala Tredimensionella Microelectronic paket

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protokollet av Elektro Test och karakterisering av aprotiskt Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batteri

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

En 100 KW klass tillämpas-fältet Magnetoplasmadynamic bogpropeller

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...

Development of a Nose-only Inhalation Toxicity Test Chamber That Provides Four Exposure Concentrations of Nano-sized Particles

Utveckling av en näsa-bara inandning toxicitet provkammare som ger fyra exponering koncentrationerna av Nano-storlek partiklar

Using a numerical analysis based on computerized fluid dynamics, a nose-only inhalation toxicity chamber with four different exposure concentrations is ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Karakterisering av SiN-integrerade optiska fasader på en teststation i waferskala

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

Tillverkning och karakterisering av tjockleksläge Piezoelektriska enheter för atomisering och acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Laboratory Scale Slow Cook-Off Testing of Rocket Propellants: The Combustion Rate Analysis of a Slowly Heated Propellant (CRASH-P) Test

Laboratory Scale Slow Cook-Off Testing of Rocket Propellants: The Combustion Rate Analysis of a Slowly Heated Propellant CRASH-P Test

Laboratorieskala långsam cook-off-testning av raketdrivmedel: Förbränningshastighetsanalysen av ett långsamt uppvärmt drivmedelstest (CRASH-P)

Solid rocket propellants are widely used for propulsion applications by military and space agencies. Although highly effective, they can be dangerous to ...