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近年来,随着对航天器推进系统性能要求的不断提高,电推进以其独有的优势引起了航天界的兴趣和重视,并越来越多的被应用到空间任务中。微波等离子推力器(MPT)是一种新型的电热型推力器,它具有比冲高、寿命长、羽流污染小等优点,具有广阔的应用前景。 目前,主要的电推力器都进行了不同工质的实验研究,对工质的优化选择直接决定了MPT的性能和应用前景。本文对不同的推进工质进行MPT点火启动实验及真空稳定工作实验研究,并对结果进行分析、比较和研究,最终为MPT工程应用寻找最合适的推进工质。 论文的工作和新见解主要包括: 1 在设计状态和工作状态下,根据MPT的实验参数,对MPT使用不同工质时的性能进行了工程估算,这对MPT现阶段的实验研究和今后的研究有重要的指导意义; 2 对于He、Ar推进工质,讨论微波的接头材料、探针与内导体的间隙、内导体的位置、微波的输入功率、工质的质量流量以及环境真空度对MPT真空启动和稳定工作的影响,并探讨微波的输入功率、工质的质量流量对谐振腔压强、推力、反射功率以及谐振腔温度的影响; 3 对于N2、H2、NH3、H2O推进工质,主要讨论与He、Ar工质不同的特性,并从长远的眼光和工程应用的角度,认为其可行性不容置疑,潜在优势不可忽略,是未来MPT应用的主流推进工质。 研究表明,对于MPT的探索性研究,He、Ar是两种适宜的推进工质,启动方便、工作稳定,特别有利于MPT的早期研究;但是从长远的眼光和工程应用的角度,N2、H2、NH3、N2H4以及H2O等作为MPT的推进工质,其潜在优势令人鼓舞。