通道壁面材料布置及磁場對霍爾推力器放電特性影響研究.pdf

1、霍爾推力器是一種先進(jìn)的電推力器，具有高效率、高精度及高比沖等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天器的推進(jìn)任務(wù)?；魻柾屏ζ鞣烹娡ǖ辣诿娌牧系膬?yōu)化布置會對通道內(nèi)等離子體物理過程產(chǎn)生影響，而磁場強(qiáng)度及磁場位形能夠約束電子的軸向傳導(dǎo)，控制推力器的電導(dǎo)率及電勢分布，進(jìn)而對其性能產(chǎn)生影響。由于放電通道等離子體與壁面相互作用強(qiáng)，需要進(jìn)一步探索其物理機(jī)理，因此，研究霍爾推力器通道壁面材料布置及磁場優(yōu)化具有重要意義。
　　本文根據(jù)霍爾推力器放電通道結(jié)構(gòu)建立二維軸對

2、稱物理模型，采用粒子模擬方法數(shù)值研究了通道出口處分割高發(fā)射碳化硅材料對推力器放電特性的影響。結(jié)果表明:通道出口處分割高發(fā)射碳化硅絕緣材料使徑向電勢降及離子徑向速度減小，壁面腐蝕減少。隨分割長度增加，電子與壁面碰撞頻率和電離率逐漸升高，電子溫度逐漸降低，比沖略有升高，放電電流在分割長度達(dá)到5mm時(shí)急劇升高。與分割低發(fā)射絕緣壁面的研究結(jié)果進(jìn)行對比，在分割長度為3mm時(shí)，分割高發(fā)射絕緣壁面放電電流相對較小，效率較高。
　　根據(jù)ATON型

3、霍爾推力器磁場線圈參數(shù)，在保持磁場位形不變情況下，數(shù)值研究了磁場強(qiáng)度對通道放電特性的影響。結(jié)果表明:當(dāng)推力器中軸線最大磁場強(qiáng)度小于0.020 T時(shí)，磁場無法有效地約束電子的軸向傳導(dǎo)，電離主要發(fā)生在陽極附近。當(dāng)推力器中軸線最大磁場強(qiáng)度大于0.020 T時(shí)，隨著磁場強(qiáng)度的增大，電子溫度、電離率和電子與壁面碰撞頻率逐漸降低，離子徑向速度逐漸增大，加速區(qū)先縮短后延長，放電電流先減小后增加，推力基本不變。當(dāng)推力器中軸線最大磁場強(qiáng)度為0.028 T