环型离子推力器放电室参数对推力器性能的影响

摘要

环型离子推力器放电室参数对其推力和比冲等具有显著影响。利用基于混合宏粒子(Hybrid-PIC)解耦迭代算法,对环型离子推力器稳态放电过程进行了三维仿真模拟,发现放电室参数对推力器的推力、比冲、放电损耗、电离率以及放电室出口处离子分布均匀性均会产生影响。研究结果表明,增大环型离子推力器阴极长度,会使原初电子和等离子体在阳极壁面的损失减少,均匀性提高;增加磁体个数对原初电子的自由运动范围影响很小,因而对等离子体分布影响也很小;增大放电室通道宽径比可以增大原初电子的自由运动范围,提高原初电子和等离子体的均匀性。减小放电室内径对原初电子和等离子体的影响更显著。因此,5 kW环型离子推力器的阴极长度应选设计长度的1.5倍,通道宽径比应选设计值的1.2倍。