磁屏蔽对小功率霍尔推力器性能的影响机理

霍尔磁屏蔽技术是一种延长推力器工作寿命的技术,但对于小功率霍尔推力器而言,磁屏蔽作用会对推进性能产生较大的衰减影响.为深入研究这种影响机制,本文建立一种结合单元粒子法(PIC)/等离子体化学动力学碰撞(PCD)的模型来求解霍尔推力器等离子体流场.为验证数值模型的正确性,在真空舱内开展验证试验,针对无磁屏蔽工况和高强磁屏蔽工况分别进行推力、特征光谱的测量,以同等工况下的计算值和试验测量值进行对比,验证模型的精度.在此基础上,利用数值模型针对四种工况下的推力器光功耗数据进行计算,并分析相关规律的物理机制.结果表明,光功耗是影响推力器性能下降的主要因素,最强磁屏蔽工况中的光功耗能效可超过24％(无屏蔽工况:13.6％),该特性与电子温度分布整体外推、电子升温有直接关系,而本质原因在于放电室出口位置的磁镜磁场构型.