宽进气道电子回旋共振离子源电磁场和中性粒子计算研究

作者：杨涓; 牟浩; 耿海^*; 吴先明

来源：推进技术, 2023, 44(07): 147-155.

DOI：10.13675/j.cnki.tjjs.2208097

• 吸气式电推进系统
• 电子回旋共振离子推力器
• 直接蒙特卡洛模拟
• 微波电磁场分布
• 中性粒子分布

传统10cm电子回旋共振离子推力器(ECRIT)离子源的进气道进气面积小、压强损失大，无法直接应用于吸气式电推进系统(ABEP)。针对该问题，本文提出了抗流槽和栅格两种宽面积进气道方案，基于多物理场仿真软件COMSOL、直接蒙特卡洛模拟(DSMC)方法，研究了不同进气道离子源内的微波电磁场分布、中性粒子分布，并通过实验验证了方案的可行性。研究结果表明：抗流槽和栅格进气道的最优结构分别为抗流槽中段长度4mm、栅格厚度2mm，最优结构下，两者离子源放电室微波能量均不低于传统离子源；传统离子源和栅格进气道离子源的推进剂供给压强均随流量线性增加，传统离子源所需供给压强约为栅格进气道离子源的3.86倍；当推进剂流量为2cm3/min时，栅格进气道离子源可正常工作，所需的推进剂供给压强为0.14Pa；对比相近工况下传统氮工质10cm ECR离子源，栅格进气道离子源工作性能未见明显衰减。

• 单位
  西北工业大学; 兰州空间技术物理研究所; 航天学院