不同工质材料毛细管型脉冲等离子体推力器工作特性研究

摘要

毛细管放电型脉冲等离子体推力器(Capillary Discharge based Pulsed Plasma Thruster,CDPPT)采用固体工质、电热加速模式,无需储供机构,系统简单紧凑、可靠性高,在微纳卫星应用中具有显著优势。从CDPPT的基本工作过程入手,针对聚四氟乙烯(PTFE)、超聚乙烯(UPE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚甲醛(POM)四种不同工质材料下的推力器工作特性开展了试验研究,着重分析了不同工质材料下,随放电次数的增加,推力器放电特性、工质烧蚀质量、输出力学参数的变化规律。在此基础上,分析了工质材料对推力器工作过程的影响机制。结果表明:工质材料对能量沉积过程的影响较小,不同工质材料的烧蚀通量差异较小。由于不同材料分解组分的相对分子质量存在较大差异,影响了等离子体电热加速过程,改变了推力器输出特性。研究结果显示,ETFE和PTFE的元冲量和推功比高,ETFE的参数一致性较好,UPE和POM的比冲参数较高。