在空间电推进领域中,霍尔推力器作为主流电推进类型发动机,广泛应用于卫星位保、姿轨控制以及深空探测等方向。随着任务需求的不断提高,更长寿命与更高比冲的霍尔推力器成为逐步探索的目标。后加载磁场作为霍尔推力器的经典研究,将放电通道内电离区与加速区进行合理外推,有效延长推力器的寿命。本文针对具有长寿命特征的后加载磁场霍尔推力器,开展了总冲输出能力优化以及高电压工作性能优化等问题的研究,旨在完善后加载磁场霍尔推进技术的设计方法。首先,对后加载磁场与磁屏蔽磁场这两种长寿命技术进行了差异分析;两磁场按照不同方式选取特征磁力线,并对放电通道进行适当切削,形成理论上可实现长寿命的通道,并对两种磁路与匹配的放电通道进行长时间放电实验,实验结果表明,后加载磁场磁路与对应放电通道匹配的放电性能表现更优,且两套磁路匹配的放电通道均能实现延寿效果;此外,利用后加载磁场匹配磁屏蔽通道进行长时间放电实验,原有磁屏蔽通道仍能够实现延寿效果,该结论的得出有效降低了磁屏蔽磁场对磁路及磁场设计的要求。其次,通过实验发现了使寿命期内总冲输出最大化的最优磁场后加载程度的选取原则。在设计层面设计了不同后加载程度磁场磁路与匹配的放电通道,并对各结构进行长时间放电实验,实验结果表明,在严格按照设计内、外励磁进行实验时,16%后加载程度能够达到最优的性能状态,之后随着推力器后加载程度越大,其性能表现逐渐降低;按照设计励磁进行工作均能够实现沉积镀膜的状态;后对采集得到的放电电流进行处理,分析不同磁场后加载程度对放电电流低频振荡主频的影响,发现随着后加载程度提高,其放电电流主频频率降低,符合预期。再次,通过模拟仿真获得了最优磁场后加载程度的作用机制。由上章实验可知,16%后加载程度能够达到最优的性能状态,利用仿真分析达到最优性能的原因,以及能够实现延寿效果的放电状态的主要因素,是由于电子温度影响导致电离性能的优劣,从而影响推力器的放电。最后,研究了后加载磁场霍尔推力器高电压放电的性能及放电状态机理。在后加载磁场背景下提高放电电压,能够有效提高比冲,在长寿命的基础上提高总冲。实验发现了通道宽度对后加载磁场霍尔推力器高电压放电具有显著影响,较宽的通道有利于高电压高性能放电,最高可加载至1000V,且在高电压下能够保持放电稳定;降低流量对宽通道进行高电压加载,发现相比于窄通道,其性能提升程度较高,有效拓展流量工作下限。该结构实现了推力器在放电电压1000V、2.6k W下达到阳极比冲3066s,效率达到59.4%。