等离子体推动器 - 图文(5)

运行中的ECR离子推进器（栅极后部可见）

ECR离子推进器实验系统（日本）

Ion Production Cost Propellant Utilization Efficiency Thrust Density Performance Thrust Thrust Efficiency Microwave Power Propellant Gas Condition Gas Flow Rate Acceleration Voltage Decceleration Voltage 356ｅＶ/ion ５1％ 0.043ｍN/c㎡ 4.7mＮ 37.7％ （推进效率 = 推进器电功率 / 进排气的机械能之差） ３２Ｗ Ｘｅ 2.45 sccm 1,000Ｖ -300Ｖ

工作中的ion engine

小型ion推进器

（可达2.3 cm 推力器, 期望推力性能能达0.1～1.0 mN）

5. 霍尔推进器（Hall Thruster）

（1）霍尔推进器的结构及工作原理

霍尔推进器结构示意图之一

霍尔推进器结构示意图之二 （封闭电子漂移轨道型）

霍尔推进器结构示意图之三

? 放电方式：直流（只能采用直流）放电；

? 放电区域：阳极在内部（上游区），阴极在外部（下游区），在上部放电通道为有同轴环形结构； ? 推动剂引入：由阳极引入； ? 磁场的引入：

永久磁铁或线圈在环形区产生径向磁场（几百高斯）,与放电电场垂直（交叉场）； ? 电子、离子的受力及运动 电子：

罗伦兹力――沿径向做螺线运动，电子沿轴向的运动速度（横越磁力线的

输运小），电子向阳极的运动被阻碍；

鞘层静电作用力――绝缘壁鞘层电场排斥、约束电子； 放电电场 Ez―― Ez× Br，漂移方向沿角向；

离子：

罗伦兹力：沿径向做螺线运动，但回旋半径比电子大得多，即离子运动

受磁场的影响小（与磁场高低的选择有关！！）；

?2eU??V?放电电场 Ez――加速至出口，?m??,U为放电电压，产生推力？ ?i? （电子、离子在电中性plasma中，均被加速，对推进器

都产生力。

在ion engine中，只加速离子，由此产生推力。 在Hall thruster中，如何只加速一种带电粒子？ 实现途径：用径向阻止电子的轴向运动）

?推力产生机制：方向参见霍尔推进器结构示意图之一

???Ezez?BrerEz?V??e? 2 电子Ez×Br漂移速度：DrfitBrBr??Ez?j??enV??eneHalleDrifte? 电子霍尔电流： Br 轴向电子流所受的推动力：

???Ez?Ez???fe?jHall?B??enee??Brer?eneBre??erBrBrEz???eneBrez??eneEzezBr

? 推进器线圈所受力，即推进器推力：f??fe沿负z轴方向，在霍尔推

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