自持分布式放电烧蚀型脉冲等离子体推力器机理初探

【作者】 李航； 孙国瑞； 武志文； 曾铃汉； 黄天坤； 吴思聪； 朱康武；

【机构】 北京理工大学宇航学院； 上海航天控制技术研究所；

【摘要】 随着国际上微纳卫星(如立方星等)的日益发展,对应所需的高比冲、高效率、低功耗的推力器应运而生。烧蚀型脉冲等离子体推力器由于其结构简单、比冲高等优点首先于上世纪60年代被应用在空间推进任务中。但是由于其滞后烧蚀、等离子体转化率低等造成的极低工作效率(一般<10%)一直被人诟病。进入21世纪后,涌现了一批通过改变推进剂、加速极板构型、工作原理等的样机。但上述样机不是摒弃了PTFE的稳态储能效果,就是增大结构复杂性导致放电可靠性未知。故本文提出了自持分布式放电方案,将等离子体加速过程从传统样机中有效剥离出来以使工作效率大幅提升。此外,为寻找既可靠又高效的工况,进行了8种能量配比下(总能量保持一致,为2J)的放电性能测试实验。实验结果发现虽然二级放电能量越大,总体工作效率越大,最高可达47%,但是放电可靠性较低。综合考虑最佳能量配比为2:6(此时第一、二级电压分别为577V,548V),工作效率约为31%。本文对高效率脉冲等离子体推力器的设计提供了一定参考。更多还原