磁等离子体动力推力器加速机理研究与仿真

摘要

磁等离子体动力推力器具有高比冲、大推力的特点,是一种非常有前途的空间电推进形式.为进一步提高推力器的性能,需要进行强磁场下的推力器加速机理研究.与传统小功率电推力器相比,磁等离子体动力推力器功率大,推进剂流量大,导致实验研究难度大,成本高,存在一定的危险性.利用等离子体电导率模型和磁流体方程组,对强磁环境下推力器进行建模,在0.2、0.53、0.66、1.54T不同磁场强度下进行了仿真.结果表明,推力器比冲和电压随着磁场强度的提高而增加,比冲变化范围3400-4650 s,电压变化范围120～236 V,推力器效率先增加、后减小,从60.8％增加到72.6％,最后减小到57.9％.研究结果表明,磁流体模型和电导率模型能够反映出磁场对等离子体的加速作用,磁场强度会影响比冲和效率.该模型可为以后推力器的设计和优化提供参考.