中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (2): 74-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0026

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渐扩变截面通道对会切磁场推力器性能的影响

陈蓬勃, 刘辉, 胡鹏, 孙强强, 于达仁   

  1. 哈尔滨工业大学等离子体推进实验室，哈尔滨150001
  • 收稿日期:2015-12-10 修回日期:2016-01-08 出版日期:2016-04-25 发布日期:2016-02-24
  • 作者简介:陈蓬勃（1992-），男，硕士研究生，1151786040@qqcom 刘辉（1981-），男，副教授，huiliu@hiteducn，主要研究方向为电推进和等离子体仿真
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（11505041，11275055），国家自然科学基金创新研究群体科学基金（51421063）

Effectofdivergingvariablecrosssectionchannelonperformanceofacuspedfieldthruster

CHEN  Peng-Bo, LIU  Hui, HU  Peng, SUN  Qiang-Qiang, YU  Da-Ren   

  1. PlasmaPropulsionLaboratory,HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001,China
  • Received:2015-12-10 Revised:2016-01-08 Published:2016-04-25 Online:2016-02-24

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摘要： 为了改善会切磁场推力器在低功率下对中低等流量变化的不适应性，采用了一种渐扩的变截面通道设计来提升推力器中低等流量下的性能，对比了两种等截面通道与一种渐扩通道在中低等流量下的性能。虽然渐扩通道与小直径的等截面通道相比，会略微降低通道内的原子密度，但渐扩通道由于减小了出口离子能量损失，同时增大磁镜比促进电离，从而能够提升推力器在同等推力水平下的效率。而大直径等截面通道和小直径等截面通道分别由于原子密度过低及壁面损失较大，性能均不如渐扩通道。因此，渐扩型变截面通道在中低等流量变化范围内具有更优的性能，这对推力器性能的进一步优化具有重要意义。

关键词: 会切磁场推力器, 渐扩变截面通道, 中低等流量, 直接模拟蒙特卡洛

Abstract: Theadaptabilityofcuspedfieldthrusterchangeswithdifferentoperatingconditions,especiallywithdifferentefficiencies,whichchangesalotatdifferentgasflowrates.Toovercomethisproblem,adivergingvariablecrosssectionchannelwasproposedtoimprovetheperformanceofcuspedfieldthrustersatlowandmiddlegasflowrate.Meanwhile,twoconstantsectionchannelswithabigdiameteranda  smalldiameterrespectivelywereintroducedtobecomparedwiththedivergingchannel.Althoughthedivergingchannelmaycausealittledeclineintheatomdensitycomparedtothesmall  constantsectionchannel,thedivergingchannelimprovestheefficiencyatbothlowandmiddlegasflowratesonthepremiseofprovidingaconsiderablethrust,becauseitdecreasestheenergylossofionsatexitandpromotesionizationbyimprovingthemagneticmirrorratio.Incomparison,boththebigconstantsectionchannelandthesmallconstantsectionchannelhavelowperformancesduetoalowerdensityofgasandabiggerwallloss.Therefore,adivergingchannelisbeneficialtoimprovingtheperformanceofacuspedfieldthrusteratlowandmiddlegasflowrate.

Key words: cuspedfieldthruster, divergingchannel, lowandmiddlegasflowrate, directsimulationMonteCarlo