新型固体工质脉冲等离子体推力器试验研究

脉冲等离子体推力器(Pulsed Plasma Thruster,PPT)因其推力小、质量小、功率低等特点,被认为是微小卫星执行某些推进任务的电推进装置之一,但其因效率低下,一直为人所诟病。针对这一现状,将聚四氟乙烯(PTFE)掺入质量配比为2%、5%(6%)、10%和15%的铜和碳,制成掺铜工质(PTFE-Cu)和掺碳工质(PTFE-C)。在3种不同放电能量(1J、1.44J、2.25J)的条件下,测量PPT使用这些工质工作时的电压、电流和脉冲烧蚀质量,并根据结果估算PPT的元冲量、比冲、效率等推进性能。此外,还基于发射光谱理论,对等离子体的种类、特性进行了诊断研究。研究结果表明,烧蚀质量随掺杂量的增加而增加;元冲量随着掺碳量的增加而增加;PTFE-Cu-10%的元冲量最大,为56.47(μN·s);当使用PTFE-C-2%和PTFE-Cu-10%时,PPT的性能最好;掺碳和铜在一定程度上促进了PPT的电离过程,进而提高了推力器的效率。