● 摘要
在各种电推进火箭中,脉冲等离子体推力器(简称PPT)因其比冲高、体积小、质量轻、结构简单和耐用,以及所需星上电源功率小等优点,在小卫星研究领域越来越受到重视。本文设计制作了几种形式的平行极板式PPT样机,进行了多次真空试验;总结出了真空电隔离和预处理的有效方法,掌握了火花塞位置的确定方法;自行设计制作并标定了一个100kA量程罗科夫斯基线圈,用来测量PPT放电时的脉冲电流;利用高精度非接触式位移传感器,采用标靶法原理设计了一套微小脉冲推力测量装置;利用该装置,在101所一台小型真空罐中,对PPT原理样机进行了低真空电极间辉光放电电流和推力参数的测量,得到了样机放电电流波形,测得此推力器的辉光放电元冲量不超过60微牛•秒。并且试验得到PPT样机在极间距4cm、加压3000V时,辉光放电临界气压在2~5Pa左右。论文在样机设计与实验过程中,还对PPT参数估算的古曼模型进行了研究,为样机设计提供了依据,并将模拟计算结果与辉光放电结果进行了比较,发现元冲量的估算值远远大于辉光放电时的试验测量值。依此判断,一旦固体推进剂工质被烧蚀放电,PPT将能够产生更大的推力。