题目：附加场磁等离子体推力器工作机制及性能研究

附加场磁等离子体（Applied-Field Magnetoplasmadynamic, AF-MPD）推力器在未来的火星探测和轨道转移等空间任务中具有广阔的应用前景。为了明晰推力器内部的基本物理过程、获得更好的推力器性能，论文中采用数值仿真和试验手段分别对AF-MPD推力器的工作机制及性能进行了研究。其中，对工作机制的研究使用质点网格法（Particle-in-Cell, PIC）进行，重点讨论电极尺寸对AF-MPD推力器加速机制的影响。研究表明推力器阳极尺寸较小时离子的总数目较大，且此时电磁加速机制对推力的贡献也较大。对性能的研究则围绕着一种15kW级的AF-MPD推力器展开，具体包括稳态工作特性和瞬时启动特性两大方面。对稳态特性的研究表明附加磁场强度对推力器放电电压和功率的影响最为显著，而放电电流和质量流率对放电电压和功率的影响则较小。为了对启动特性进行分析，研究中开展了63次点火试验，所用的推进剂为氩气和氮气，放电电流范围为120-190A、附加磁场强度为0-0.25T。启动试验中通过记录启动过程中推力器放电电压和电流随时间的变化曲线、比较过渡过程的持续时间来了解推力器的启动过程以及各工作参数对启动过程的影响，结果表明：当使用氩气作为推进剂并且放电电流较小时，附加磁场能够促进电弧的击穿，且放电电流的增大也有助于电弧的击穿；附加磁场对于电弧的过渡有正反两反面的作用；使用氩气作为推进剂时放电电流对电弧过渡时间影响较大，而当使用氮气作为推进剂时放电电流对电弧过渡时间的影响较小。