耿金越，熊子昌，龙军，沈岩，刘旭辉，陈君

（1.北京控制工程研究所，北京 100094；2.北京航空航天大学 宇航学院，北京 100191）

微阴极电弧推力器研究进展

耿金越1，熊子昌2，龙军1，沈岩1，刘旭辉1，陈君1

（1.北京控制工程研究所，北京 100094；2.北京航空航天大学 宇航学院，北京 100191）

介绍一种适用于微纳卫星的新型微电推进方式——微阴极电弧推力器，其利用真空条件下放电电弧烧蚀阴极材料产生较高电离度的高速等离子体喷出产生推力，并利用外加磁场聚焦等离子体以减小羽流扩散角、提高比冲。总结了国外相关机构大量的研究工作，并实现了在轨验证。北京控制工程研究所及其研究团队已攻克了阴极工质均匀烧蚀、低电压放电击穿、磁场设计等关键技术，完成原理样机点火验证工作，并采用实验手段研究磁场对推力器影响；采用PIC/MCC方法开展数值仿真，获得推力器内部及羽流区相关参数分布，对其工作过程及工作机理开展研究，为工程应用奠定了基础。

微阴极电弧推力器；研究进展；试验测试；数值仿真

0 引 言

微阴极电弧推力器（Micro-Cathode Arc Thruster，μCAT）[1-3]是由美国乔治华盛顿大学（George Washington University）近年来研制的一种新型推力器，其利用真空条件下放电电弧烧蚀阴极材料产生较高电离度的高速等离子体，并利用外加磁场聚焦等离子体以产生推力。μCAT具有总冲较高、元冲量较小、系统质量较低、系统体积较小、造价低廉等优点。此外，该推进模块结构简单紧凑，易于实现模块化，可发展为即插即用部组件；并且该推进模块中使用的绝大部分零件可直接采购或加工难度较低，易于批量化生成，能够满足微小卫星对推进模块的需求。……