圆柱形霍尔推力器轮辐效应试验研究

为了研究圆柱形阳极层霍尔推力器运行过程中的轮辐效应(rotating spoke)旋转频率在相关工作参数影响下的变化规律,找出抑制轮辐效应的方法,采用了将环形阳极分成独立两段的设计方案,通过观测两个独立阳极段之间的信号随放电电压、工质输送速率等参数的变化来定性定量开展试验研究。试验观测结果表明,该推力器在运行过程中,随着放电电压和气压的增加,轮辐效应旋转频率相应地获得提高;在近阳极区域的轮辐效应是普遍存在的,即使是在高电压的条件下;轮辐效应旋转频率主要在10~45kHz;轴向电流振荡在独立阳极段总电流中约占50%。减小工质流量,降低放电电压有利于抑制轮辐效应。

阳极层霍尔推力器阳极上电流振荡的实验探究

将圆柱形阳极层霍尔推力器的环形阳极分成独立两段,通过观测两个独立阳极段之间的电势差信号以及每个独立阳极段上的电信号来探究阳极上的电流振荡情况。结果表明:放电电压的提高加速了阳极段的电流振荡频率,并且提高电流振荡的振幅,随着放电电压的增大,振幅的大小不会一直增大,最终会到达一个饱和值。阳极段上电流振荡幅度较大,因此抑制这种振荡起伏对提高推力器的稳定性具有重大意义。

阳极磁屏蔽对阳极层霍尔推力器内磁极刻蚀的影响

利用PIC与溅射模拟相结合的方法,研究阳极层霍尔推力器的阳极磁屏蔽对内磁极刻蚀速率的影响.通过磁屏蔽技术,改变了阳极表面的磁场位形分布,提高了推力器磁镜场的磁镜比和中轴线上的正梯度的磁场宽度.磁镜比是原来的1.4倍,且增加了两个鞍形磁场区域.在放电电压900 V,工作气压2×10–2 Pa时,仿真结果表明:在阳极磁屏蔽的情况下,大部分轰击内磁极的离子能量概率分布范围在40-260eV之间,比无屏蔽下的40-360 eV下降了将近100 eV;入射角余弦值的最大概率分布从0.1附近的小范围(入射角84°)扩展到0.1-0.45 (入射角84°-63°)的大范围;阳极屏蔽后的内磁极最大刻蚀速率是6.1×10–10 m/s,比无磁屏蔽时的16×10–10 m/s降低了38.2%.无磁屏蔽下的仿真结果和实验结果具有很好的一致性.