穩(wěn)態(tài)等離子體推力器?；O計方法研究.pdf

1、穩(wěn)態(tài)等離子體推力器自從1970年成功研制以來，已經廣泛用于衛(wèi)星各種實際飛行任務中，成為世界各航天大國電推進裝置研究中的熱點。目前衛(wèi)星在軌任務的多樣性對推進系統(tǒng)有不同的要求，這要求人們研制不同功率和推力范圍的推力器。根據現有的推力器進行?；O計成為設計新推力器的一種重要途徑。
　　推力器的?；O計離不開相似準則的指導，但目前僅有 Melikov-Morozov相似準則數λion/La，主要用于描述電離過程的相似，這對于推力器的相似模

2、化設計來說是不夠全面的。Khayms等人在Melikov-Morozov相似準則基礎上提出了在直磁場條件下當放電電壓不變時的?；O計方法，但理論結果和實驗結果差別很大，不能很好地指導推力器的相似設計，因此有必要對穩(wěn)態(tài)等離子體推力器?；O計方法進行深入研究。本文正是基于此出發(fā)點來展開推力器相似?；O計方法的研究工作。
　　首先本文提出了新的相似準則數?；谥行詺怏w的連續(xù)性方程、電子和離子的動量方程、電子的能量方程，采用方程分析法確定

3、了若干相似準則數。并通過對各個準則數的分析，確定了占主導地位的相似準則數，為推力器相似?；O計提供理論基礎。
　　其次本文提出了直磁場下推力器參數間的關系及?；O計方法。通過對相似準則的分析，確定了在放電電壓不變條件下的?；瘲l件。在此基礎上確定了穩(wěn)態(tài)等離子體推力器參數與幾何尺寸間的關系，指出了放電電壓不變條件下的?；O計方法。與Khayms模化設計方法比較，我們提出的模化設計方法與現有型號推力器實驗數據吻合較好，且能夠緩解推力器小

4、型化時存在的磁飽和及離子對壁面的濺射的問題，也可以提高推力器大型化時的功率密度和推力密度。
　　再次本文確定了彎曲磁場下推力器磁場位型、電場位型的變化規(guī)律，并提出了在放電電壓保持不變時的唯一設計方法：基元展開法。即在保證磁感應強度、磁場位型、電場強度、電場位型、推力器通道長度、通道寬度、等離子體密度均不變的條件下，根據功率要求來調整陽極質量流量和通道橫截面積，進行模化設計。
　　本文還確定了磁感應強度和放電電壓的匹配關系，即

5、在低電壓范圍內磁感應強度和放電電壓滿足U B∝r d的關系，而在高電壓范圍內，磁感應強度應維持不變才能維持較高的效率，這對于高電壓的模化設計有很重要的指導意義。同時并結合基元展開法提出了推力器變電壓的設計方法。
　　最后基于本文提出的基元展開法設計并加工了1.5kW的推力器P100，并進行了相關對比實驗，分別測量了推力、放電電流、羽流發(fā)散角、電子溫度、離子能量分布、磁安特性等參數。實驗結果表明：采用真空度修正后的放電電流、推力、功