王雨玮,任军学,*,吉林桔,汤海滨

1.北京航空航天大学宇航学院,北京100191 2.北京动力机械研究所,北京100074

放电电压和屏栅电压对离子推力器性能的影响

王雨玮1,任军学1,*,吉林桔2,汤海滨1

1.北京航空航天大学宇航学院,北京100191 2.北京动力机械研究所,北京100074

利用试验和数值模拟相结合的方法研究6 cm Kaufman离子推力器放电电压和屏栅电压的变化对其工作性能的影响。试验中,离子推力器使用氩气作为推进剂,测量了多组不同工况下的性能参数。此外,基于Goebel的理论模型模拟了放电电压对束流电流和推进剂利用率的影响;采用单元内粒子-蒙特卡罗碰撞(PIC-MCC)方法模拟屏栅电压对束流电流、推进剂利用率和加速栅极电流的影响。试验和数值模拟结果一致,发现当放电电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定;当屏栅电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定,加速栅极电流先减小后趋于稳定。研究可以为提高多模式离子推力器的性能提供参考。

离子推力器;多模式;放电电压;屏栅电压;氩气

离子推力器具有比冲高、效率高、工作时间长和安全环保等特点,在空间任务中应用广泛。近年来,随着离子推力器的应用逐渐由传统的地球静止轨道任务向深空探测和中低轨道高精度姿态控制等多元化任务发展,推力器在完成主推进任务的同时,有时还要兼顾航天器轨道保持和姿态控制的要求[1-3]。这就需要离子推力器可以在多模式下工作。……