氮工质ECRIT离子源性能计算与实验研究

作者：谈人玮; 杨涓^*; 牟浩; 吴先明

来源：西北工业大学学报, 2023, 41(02): 274-281.

• 吸气式电推进
• 微型ECR离子推力器
• 整体模型

2 cm电子回旋共振离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster, ECRIT)具有无热阴极、比冲高等特点，适用于吸气式电推进系统。为了适应低轨道氮氧混合大气成分特点，开展氮工质ECRIT离子源的性能计算与实验研究，是分析ECRIT应用于吸气电推进系统的可行性的重要基础。建立了氮工质2 cm ECRIT离子源的整体模型并计算其性能，再与实验结果相互对比，分析两者差别。研究结果表明：(1)当离子源的输入功率为8 W,气体流量为2 ml/min时，离子引出束流和推力的计算与实验结果均达到最大值，引出束流分别为16.2与12.5 mA,推力分别476.6与368μN。(2)当输入功率为8 W,气体流量为0.6 ml/min时，比冲的计算与实验结果为2 095.8与1 855.6 s,均达到最大值，离子引出束流、推力和比冲的计算与实验结果的相对误差变化范围均为2%～32%。(3)当计算采用的输入功率为8 W,气体流量为1 ml/min,实验采用的输入功率为8 W,气体流量为0.8 ml/min时，离子源都处于最优工作状态，此时推进剂利用效率较高，分别为17.8%和16.2%;离子能量损耗较低，分别为443.9和596.2 W/A。

• 单位
  西北工业大学; 兰州空间技术物理研究所; 航天学院