變電壓下霍爾推力器放電特性的研究.pdf

1、霍爾推力器(HallEffectThruster,HET)是一種理論和應用都比較成熟的電推進裝置,具有結構簡單、比沖高、效率高和可靠性高等優(yōu)點。隨著長壽命衛(wèi)星平臺和深空探測等航天任務的開展,高比沖就成為了霍爾推力器的重要發(fā)展方向。理論和實驗均證明,提高放電電壓能夠有效提高比沖,但是同時也發(fā)現,放電電壓提高之后推力器的放電特性會發(fā)生顯著變化,主要是磁場不發(fā)生變化時的高電壓下電子溫度飽和現象和磁場隨放電電壓提高時的高電壓下效率降低、電子電流

2、增加的現象。本文即從這兩個現象入手對變電壓下霍爾推力器的放電特性進行了詳細研究。
　　霍爾推力器的變放電電壓運行具有顯著的應用背景和實際需求,因此本文首先對比國外的實驗研究進展,進行了詳細的變電壓放電特性和通道內參數的實驗研究,總結了不變磁場和變磁場強度兩種變電壓工況下的實驗現象并進行了簡要對比,為理論分析建立了實驗基礎。
　　粒子云(ParticleinCell,PIC)模擬方法基于等離子體的基本物理過程和統(tǒng)計方法,是霍爾

3、推力器數值模擬的重要方法。本文利用該方法對實驗現象進行了定性的模擬。模擬結果顯示,在不變磁場時,低電壓下的磁場無法適應高電壓的工作要求,通道內的參數出現了突變;磁場強度增加時,不再出現突變現象,提高了霍爾推力器高電壓運行范圍。
　　進一步的,本文對影響電子溫度和電子電流的因素進行了分析,并運用PIC模擬結果對電子溫度飽和及電子電流增加現象進行了機理分析,最終指出磁場強度對霍爾推力器高電壓運行的作用,提出了兩個高電壓放電優(yōu)化的方向: