成功发射!北航成果,国际首次在轨应用

百年教育 土里土气 2025-12-26 17:03 6460 0

2025年12月13日9时08分,由北航宇航学院智能电推进与空间能源创新研究中心团队自主研制的烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统AZPPT-5搭载于“迪迩五号”空间试验器,通过快舟十一号遥八运载火箭成功发射升空,并顺利入轨,正式开启在轨验证和应用的历程。

该推力器是烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统在国际上的首次在轨应用,标志着研究团队在新型空间电推进技术研发和空天智能电推进技术本科专业拔尖创新人才培养方面迈出了坚实一步。

北航团队成员在酒泉卫星发射中心

科研梦想照进现实 人才培养再结硕果

2022年11月,宇航学院本科生王骥勤同学在央视《再出发丨我的青春计划》节目中曾谈到自己的愿望——“希望有一天能把自己研制的电推进发动机送上太空,探索浩瀚宇宙”。

怀着这一朴素而坚定的理想,在宇航学院智能电推进与空间能源创新研究中心王伟宗教授、汤海滨教授、张广川博士、闫家启博士等导师的指导下,由王骥勤、柏雨昕、郭文祺、马浩然、孔维一、刘裴栩等同学组成的团队,以冯如杯竞赛、科研课堂、本科毕业设计为平台,持续开展了新型脉冲等离子体推力器的理论探索、性能提升与系统集成研究。团队围绕材料烧蚀、等离子体加速、能量沉积等关键科学问题深入攻关,在电极结构优化、电磁调控与新型工质制备、微小推力精确测量、高时空分辨等离子体光学诊断等核心技术领域实现了一系列原创性突破。历经三年多的不懈努力,如今终于迎来在轨飞行的成功实现。公开资料显示,该推力器是烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统的国际首次在轨应用。

烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统AZPPT-5的研制,标志着北航宇航学院以“小卫星动力”综合项目为载体的航天“两领”人才培养体系和空天智能电推进技术新专业建设再结硕果。自2022年教育部批准北航设立国内首个空天智能电推进技术本科专业以来,宇航学院以“小卫星动力”综合型项目为切入点,通过空间电推进系统研发,建立了“理论课程-实验实践-型号研制”贯通的电推进学科/专业教学培养体系,组织学生以团队形式进行新型空间电推力器的设计和制作,先后研制并成功实现国际首个百瓦量级永磁屏蔽霍尔推进系统LpHet-100、首个电磁喷管推进系统MNT-10等多型电推进系统的在轨应用验证,推动了项目制产教融合培养的探索与实践,取得了“以项目驱动培养人才,培养人才促进项目发展”的成功经验。

AZPPT-5:多项关键技术突破比冲提升61.76%

此次随“迪迩五号”一起升空的AZPPT-5烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推力器是一种新型的脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster,PPT),其通过电弧蒸发、电离固体工质(通常为聚四氟乙烯,即PTFE)形成等离子体,借助尖锥状阳极形成倾斜电流片向中心轴线箍缩,通过电磁、电热混合加速等离子体,生成高速射流以产生推力,其结构简单、低功率下综合性能好,适用于微小卫星的姿态控制、位置保持、阻力补偿等任务。

烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推力器原理示意图

项目团队在同轴前后式脉冲等离子体推力器基础上,借鉴国内外最新成果,通过3项核心设计实现了性能飞跃:

(1)电极结构优化。通过对电极几何构型、放电间距等方面的系统性优化,更高效地产生电磁加速效应。

(2)外加磁场调控。采用外加永磁体的方式,通过轴向磁场约束推力器羽流等离子体,降低了非轴向损失,显著提升了推力器比冲。

(3)掺杂型工质。通过在传统工质聚四氟乙烯(PTFE)中掺入碳粉颗粒,减弱放电后期的滞后烧蚀现象,提升烧蚀产物能量。

上述设计显著提升了推进性能、使用寿命、并拓宽了应用场景,推力器在5J初始放电能量下,实现了比冲1066.21 s,推功比29.64 µN/W,效率15.8%的高性能,比冲相比优化前提升了61.76%。

团队还完成了包括推力器、储能电容、电源处理单元等部件在内的推进系统集成设计,并通过振动、冲击、热真空等环境试验以验证推进系统的可靠性,完成AZPPT-5样机的工程化研制工作。

校友企业助力与迪迩五号同行奔向太空

【责任编辑:王静】