霍尔推力器二维相似设计及实验研究

摘要

现有的霍尔推力器相似设计理论是基于一维电磁场下的分析，即磁场是径向的，电场是轴向的，没有考虑轴向磁场和径向电场对放电过程的影响，得出了推力器运行参数和几何参数间的关系，适合于具有直磁场构型的等离子推力器设计。由于磁场构型的改变，使得一维相似分析结果不能用于指导具有弯曲磁场构型的推力器相似设计。针对弯曲磁场构型，采用方程分析法对带电粒子的基本运动方程进行了分析，确定了在放电电压保持不变和流场相似的条件下的二维相似设计方法，在此基础上提出了基元展开法设计理念，即在设计过程中可保持通道长度、宽度、通道内的磁场强度和位型均不变，通过调整质量流量和通道横截面积来满足通道内等离子体密度不变，对具有弯曲磁场构型稳态等离子发动机的设计具有很大的指导意义。同时根据基元展开法进行了1.5kW推力器P100的设计，并进行了相关试验验证。