微牛级微波离子推力器的推力特性

雷玟; 陈煜; 沈岩; 刘辉; 曾德迈; 孟圣峰

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240301

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微牛级微波离子推力器的推力特性

更新时间：2025-01-23

- 微牛级微波离子推力器的推力特性
- Thrust characteristics of micro-newton microwave ion thrusters
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.中山大学航空航天学院，广东深圳 518107
  2.深圳市智能微小卫星星座技术与应用重点实验室，广东深圳 518107
  3.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150001
- 作者简介：
  
  雷玟（2001年生），女；研究方向：微波离子推力器；E-mail：leim8@mail2.sysu.edu.cn
  沈岩（1978年生），男；研究方向：空间推进、微推进中的等离子体和流体控制； E-mail：shenyan8@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2020YFC2201001);深圳市科技计划(ZDSYS20210623091808026)
- DOI：10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240301
  中图分类号： V439⁺.4
- 网络出版日期：2025-01-23，
  
  收稿日期：2024-10-12，
  
  录用日期：2024-12-15
- 稿件说明：
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雷玟, 陈煜, 沈岩, 等. 微牛级微波离子推力器的推力特性[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2025,1-11.

LEI WEN, CHEN YU, SHEN YAN, et al. Thrust characteristics of micro-newton microwave ion thrusters. [J/OL]. Acta scientiarum naturalium universitatis sunyatseni, 2025, 1-11.
雷玟, 陈煜, 沈岩, 等. 微牛级微波离子推力器的推力特性[J/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2025,1-11. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240301.

LEI WEN, CHEN YU, SHEN YAN, et al. Thrust characteristics of micro-newton microwave ion thrusters. [J/OL]. Acta scientiarum naturalium universitatis sunyatseni, 2025, 1-11. DOI： 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240301.

摘要

为了探究不同工况下微波离子推力器的推力特性，建立了微波离子推力器的推力估算模型。通过推力架试验测量推力并分析误差，探讨了工质流量、微波功率和屏栅电压对屏栅电流及推力的影响。研究结果表明：估算推力时，选择羽流发散修正系数为0.98、离子能量修正系数为1.02时可以修正估算模型。通过推力性能试验，可以发现栅极电压对推力的影响符合理论估算；微波功率和工质流量的增加主要影响放电室中氙原子的电离数量，促进电离反应的进行，从而影响推力器的推力性能。

Abstract

This study establishes a theoretical thrust estimation model for microwave ion thrusters， conducts thrust measurements using a thrust stand， and analyzes errors of thrust. Additionally， it explores the effects of propellant flow rate， microwave power， and grid voltage on grid current and thrust. Results show that using a plume divergence correction coefficient of 0.98 and an ion energy correction coefficient of 1.02 improves the theoretical estimation model. Experimental investigations on thrust performance reveal that the influence of grid voltage aligns with theoretical predictions. Moreover， increasing microwave power and propellant flow rate significantly affects the ionization of xenon atoms in the discharge chamber，promoting ionization reactions and consequently impacting thrust performance.

关键词

引力波微波离子推力器推力特性试验

Keywords

gravitational wavemicrowave ion thrusterthrust characteristicsexperiment

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