磁場位形對霍爾推力器內(nèi)電子運動的影響研究.pdf

1、霍爾推力器作為一種等離子體裝置，以其高效率高比沖等特點成為國際電推進領(lǐng)域的研究熱點，廣泛應(yīng)用在姿態(tài)控制，軌道轉(zhuǎn)移及將來的深空探測任務(wù)。電子在通道內(nèi)被磁場束縛形成周向霍爾漂移運動以及電子在通道內(nèi)的傳導(dǎo)是形成霍爾推力器閉環(huán)漂移的關(guān)鍵問題。本文主要圍繞磁場位形如何影響通道內(nèi)電子運動及電子傳導(dǎo)開展相關(guān)工作。
　　本文首先論述了霍爾推力器Particle-In-Cell數(shù)值模擬的一般思路和基本方法。介紹模擬單電子運動規(guī)律的Monte Car

2、lo方法，及蒙特卡羅發(fā)射原子和電子的基本方法，為以后模擬單電子的運動行為特性奠定基礎(chǔ)。
　　隨著磁聚焦概念在霍爾推力器設(shè)計中的應(yīng)用，人們在期待更好的聚焦離子從而減小離子徑向流的同時，也改變了電子在磁聚焦場中的行為。采用單粒子模擬方法，模擬電子在磁鏡場中的運動特性，提出磁鏡效應(yīng)是引起電子近壁傳導(dǎo)徑向非對稱性分布的另一個原因。磁鏡效應(yīng)會進一步通過影響電子的運動特性而改變通道內(nèi)等離子體電勢分布等參數(shù)。
　　大磁場梯度是霍爾推力器磁

3、場發(fā)展的另外一個重要特點。研究結(jié)果表明隨著磁場梯度的增加，通道內(nèi)加速區(qū)的長度變短，減小腐蝕帶長度和腐蝕強度。然而當(dāng)磁場的特征尺寸與拉莫爾半徑可比時，推力器內(nèi)穩(wěn)定霍爾漂移被破壞。從單電子軌道理論分析導(dǎo)向中心的漂移入手，模擬分析了霍爾推力器通道加速區(qū)軸向磁場梯度對電子運動的影響。重點論述了通道內(nèi)磁場梯度對電子的周向漂移速度的影響及電子穿越磁場擴散的作用。最后結(jié)合霍爾推力器設(shè)計的原理，給出磁化電子穩(wěn)定霍爾漂移運動被破壞的極限。
　　最后