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哈尔滨工业大学 先进动力研究所，哈尔滨 150001

多级会切场推力器振荡特性模拟研究

牛翔，伍环，刘辉*，于达仁

哈尔滨工业大学 先进动力研究所，哈尔滨 150001

目前多级会切场推力器(High Efficiency Multi-Plasma Thruster，HEMPT)数值模拟研究采用的主要手段是全粒子(Paticle In Cell，PIC)模拟方法，但是这种全粒子模拟对计算机的要求较高，因此文章通过建立HEMPT的一维流体模型，再现HEMPT的振荡现象，对放电电流和等离子体参数之间的关联性及等离子体参数分布规律进行研究。沿着两条典型的电子传导路径,利用MATLAB中Simulink模块建立一维流体模型。结果分析表明，推力器内部等离子体参数的振荡周期与放电电流振荡周期一致。推力器的主电离区在两个磁尖端之间，电势降主要集中在出口附近。

多级会切场推力器；一维流体模型；振荡；放电电流；电子传导；电势分布

与化学推进相比，电推进具有高比冲、小推力等特点。霍尔推力器是一种常见的电推力器，离子与壁面剧烈的碰撞是导致其寿命下降的重要原因，而会切场的磁场位型可以避免这一点，因而其具有长寿命的特点[1]。此外试验表明，会切场推力器可实现推力大范围连续可调[2]。它的工作原理如图1所示。

图1 多级会切场推力器结构原理Fig.1 Illustrative diagram of HEMPT

多级会切场推力器(High Efficiency Multi-Plasma Thruster，HEMPT)内部存在一系列的复杂物理过程，在研究这些物理过程中，数值模拟因其成本低，能够直接获得难以测量的参数等优点而被广泛应用。基于微观机理的全粒子(Paticle In Cell，PIC)模拟是研究推力器内部复杂物理过程的一种重要手段，文献[3]用PIC模拟了霍尔推力器与HEMPT推力器，并得到了HEMPT推力器内部电子与壁面碰撞少的结论。……