Caracterización Inter-Laboratorio de un Propulsor de Efecto Hall Sin Canal de Bajo Consumo: Comparaciones de Rendimiento y Lecciones Aprendidas
Autores: Munro-O"Brien, Thomas F.; Ahmed, Mohamed; Lucca Fabris, Andrea; Ryan, Charles N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Caracterización Inter-Laboratorio de un Propulsor de Efecto Hall Sin Canal de Bajo Consumo: Comparaciones de Rendimiento y Lecciones Aprendidas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Novela
Rendimiento
Pruebas
Efectos de instalación
Entre instalaciones
Caracterización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Se llevó a cabo un estudio colaborativo entre laboratorios para caracterizar el rendimiento del nuevo propulsor de plasma de descarga externa de 250 W (XPT) con un propulsor tipo Hall sin canal, diseñado para abordar las limitaciones de vida útil y los desafíos de eficiencia de baja potencia en los propulsores de efecto Hall convencionales. Este estudio tuvo como objetivo validar las mediciones de rendimiento en diferentes instalaciones y bancos de empuje, investigando los posibles efectos de las instalaciones en la caracterización del empuje. Las pruebas de rendimiento se realizaron tanto en la Universidad de Surrey utilizando un balance de empuje torsional como en la Universidad de Southampton con un banco de empuje de péndulo invertido doble, proporcionando verificación independiente de las métricas de empuje y eficiencia. La comparación destacó la importancia de las pruebas entre instalaciones con diferentes presiones de fondo, métodos de calibración y tipos de balances de empuje. Estas diferencias proporcionan información valiosa, asegurando una caracterización de propulsores de baja potencia más robusta y confiable. El propulsor XPT demostró un rendimiento consistente en ambas instalaciones, con niveles de empuje que oscilaban entre 1.60 mN y 11.8 mN, impulsos específicos de 327 s a 1067 s, y eficiencias anódicas de hasta el 11%. Voltajes anódicos más altos y flujos másicos en Southampton permitieron ampliar los márgenes operativos, revelando mesetas de rendimiento a potencias elevadas, particularmente para tasas de flujo superiores a 8 sccm. Las pruebas entre instalaciones destacaron influencias dependientes de la instalación, con Southampton logrando un mayor empuje e impulso específico a tasas de flujo más bajas (5-6 sccm) debido a corrientes anódicas aumentadas, mientras que se observaron discrepancias entre los sitios de prueba de hasta el 25% a tasas de flujo más altas (8-10 sccm) y potencias superiores a 200 W. La caracterización identificó un rango operativo óptimo a 200 W de potencia anódica con un flujo másico por debajo de 8 sccm. Este trabajo subraya la importancia de la validación entre laboratorios en las pruebas de propulsión eléctrica y proporciona información sobre las mejores prácticas para evaluar propulsores de tipo Hall de próxima generación.
Descripción
Se llevó a cabo un estudio colaborativo entre laboratorios para caracterizar el rendimiento del nuevo propulsor de plasma de descarga externa de 250 W (XPT) con un propulsor tipo Hall sin canal, diseñado para abordar las limitaciones de vida útil y los desafíos de eficiencia de baja potencia en los propulsores de efecto Hall convencionales. Este estudio tuvo como objetivo validar las mediciones de rendimiento en diferentes instalaciones y bancos de empuje, investigando los posibles efectos de las instalaciones en la caracterización del empuje. Las pruebas de rendimiento se realizaron tanto en la Universidad de Surrey utilizando un balance de empuje torsional como en la Universidad de Southampton con un banco de empuje de péndulo invertido doble, proporcionando verificación independiente de las métricas de empuje y eficiencia. La comparación destacó la importancia de las pruebas entre instalaciones con diferentes presiones de fondo, métodos de calibración y tipos de balances de empuje. Estas diferencias proporcionan información valiosa, asegurando una caracterización de propulsores de baja potencia más robusta y confiable. El propulsor XPT demostró un rendimiento consistente en ambas instalaciones, con niveles de empuje que oscilaban entre 1.60 mN y 11.8 mN, impulsos específicos de 327 s a 1067 s, y eficiencias anódicas de hasta el 11%. Voltajes anódicos más altos y flujos másicos en Southampton permitieron ampliar los márgenes operativos, revelando mesetas de rendimiento a potencias elevadas, particularmente para tasas de flujo superiores a 8 sccm. Las pruebas entre instalaciones destacaron influencias dependientes de la instalación, con Southampton logrando un mayor empuje e impulso específico a tasas de flujo más bajas (5-6 sccm) debido a corrientes anódicas aumentadas, mientras que se observaron discrepancias entre los sitios de prueba de hasta el 25% a tasas de flujo más altas (8-10 sccm) y potencias superiores a 200 W. La caracterización identificó un rango operativo óptimo a 200 W de potencia anódica con un flujo másico por debajo de 8 sccm. Este trabajo subraya la importancia de la validación entre laboratorios en las pruebas de propulsión eléctrica y proporciona información sobre las mejores prácticas para evaluar propulsores de tipo Hall de próxima generación.