HET-450大功率霍尔电推力器仿真分析及试验

针对大功率霍尔推力器耐受强热载荷不易稳定工作、宽放电电压范围调整难以高效电磁调控等关键难点,兰州空间技术物理研究所与哈尔滨工业大学联合开展了10 kW级以上大功率霍尔推力器技术研究,开展了热分析设计,并建立热仿真模型,计算获得关键组件稳态温度,结果显示各部位温度均满足设计要求;同步建立了PIC仿真模型,进行了80 mg/s固定流率下,不同电压下电离特性分析,结果表明推力器放电腔口径较大情况下,电压低会使工质利用率降低从而导致推力器效率低;进一步,开展性能分析,得出600 V阳极效率低于500 V时工况,分析为电离不充分和壁面能量损失所致;此外,基于实验样机开展了试验研究,实现30 kW功率下的稳定工作,表明针对性热防护设计具有较好效果,并采用激光干涉推力测量法,获得推力为1.33 N,与仿真数据所得1.38 N偏差在5%以内,具有较高的符合度,表明推力器设计合理有效。