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1、微牛级会切场等离子体推力器设计及实验研究随着空间科学的发展, 新一代太空任务对超稳超静平台的需求与日俱增。诸如引力波探测任务, 重力场测量任务, 高精度太空望远镜, 其姿轨控制系统需要高精度 , 低噪声 , 微牛到毫牛级小推力的动力装置。会切场推力器由于其系统复杂度低, 寿命长等优点 , 成为推力器小型化的候选推力器之一。 为了解决会切场推力器小型化过程中效率降低, 工作状态不稳定,比冲上限不足等问题 , 本文通过一系列仿真和实验研究, 试图提出一种有效的微牛量级推力的会切场推力器设计方案。首先基于会切场推力器的典型特性提出了几种主要的相似性准则数。 针对推力器小型化过程中面临的主要性能限制因
2、素 , 选取了基本的相似性准则数的对应推力器参数。针对推力器的通道直径和通道长度进行了PIC模拟,得到了两种参数的变化对直通道会切场推力器的影响。其次, 针对推力器的通道直径和长度进行了一系列实验研究。在实验中 , 提出了一种经过优化的双探针等效测量推力方法并进行了验证和标定。系列实验得到了两种小型化参数变化对推力器性能和放电特性的影响 , 以及该过程中推力器面临的实际性能限制来源, 最终确定了较优的小型化参数。然后 , 基于得到的较优参数的小功率推力器, 对不同的壁面材料进行了 PIC仿真和实验研究, 分析并讨论了壁面的二次电子发射系数等材料属性对推力器放电特性的影响。 同时 , 对采用不同渐扩角的推力器进行了实验研究 , 确定了设置渐扩角对推力器点火特性、工作范围和稳定性等方面的优化意义。在该过程中 , 针对实验中常见的模式转换现象进行了进一步的实验研究 , 分析得到了两种模式下推力器电离与加速的特征变化和机理。最后 , 基于小型化参数的选择和通道优化，制作了微牛级会切场推力器，并实现了 1100仙N范围内的连续可调。之后 , 对该推力器进行了基于功率谱密度的全频段噪声分析。 同时 , 针对小型化推力器进行了初步的电子源选择实验研究, 确定了电子源小型化的主要方向。
