立方体式考夫曼离子推力器极靴结构设计

摘要

考夫曼离子推力器因具有高比冲、高效率、长寿命等特点,是应用于航天器的电推进类型之一。过去研究主要集中在轴对称柱状结构考夫曼离子推力器,然而对于未来的模块化立方体卫星,立方体构型推力器非常适合多推力器的组合及多推力器羽流的集中中和,结构紧密并且减少了航天器附件。为此,基于自主设计的立方体式考夫曼离子推力器,采用三维数值仿真方法对推力器放电室进行计算和分析,获取了不同阴极极靴内径下推力器放电室的磁场分布,对比研究了不同极靴构型下放电室电子密度分布和电子温度分布。结果发现,增大阴极极靴内径使得磁场分布均匀性变差,放电室内壁电子温度升高,电子损耗增大,放电室出口离子密度降低。因此,对于这种立方体考夫曼离子推力器,长宽高为15mm×12.5mm×15mm的阴极极靴构型最佳,既可保持较低的壁面电子温度,又有利于推力器出口的离子均匀性。