王宝军，周 成，李 永，汤海滨，王 戈，丛云天，赵博强

(1.北京控制工程研究所，北京 100094；2.北京航空航天大学，北京 100091)

0 引言

磁等离子体动力推力器(Magnetoplasmadynamic thruster，MPDT)从分类上来说属于电磁加速推力器，其典型工作方式是以电场向推力器注入能量，并利用磁场对能量进行转化，实现等离子体的加速[1]，相对于普通化学推进，MPDT可达到更高的比冲；相比于电热式推力器和静电式推力器，MPDT可以实现更大的推力。此外，由于MPDT的加速过程是电磁场同时作用，所以不需要过于依赖其中一种，因此相比于单纯的电热式或静电式推力器，MPDT更容易实现高功率。而且MPDT的推力器外径一般比较小，因此可以做到非常高的功率密度和推力密度。正是因为MPDT的这些特点，所以该推力器被视为未来深空探测任务主推力器的最佳选择之一[1-2]。

以载人火星探测为例，假设航天器的重量为100 t，总速度增量为6.6 km/s。如果采用常规化学推进力，按照450 s的比冲来评估，需要347 t燃料进行地-火星转移。而如果使用MPDT作为主推进，则比冲可提升至8000 s，此时仅需要8.78 t推进剂。因此，大功率MPDT的应用可大大增加有效载荷的比例。与传统离子推力器和霍尔推力器相比，MPDT可提供相对较大的推力，从而有效缩短任务周期。

根据磁场来源的不同，MPDT可分为SF-MPDT(Self-field magnetoplasmadynamic thruster)和AF-MPDT(Applied-field magnetoplasmadynamic thruster)。SF-MPDT的磁场是由推力器工作时的放电电流通过电磁感应产生的，磁场方向是周向的。而AF-MPDT的磁场则由外部设备提供，磁场方向以轴向为主，同时也有部分径向分量。作为电磁推力器的一种，MPDT的性能在很大程度上取决于磁场。……