近年来，静电推进作为一种新型空间推进技术已受到越来越广泛的关注。与传统化学推进相比，静电推进技术具有比冲高、推力调节精确、体积小、重量轻等优点。多应用于微小卫星的轨道转移与提升、阻力补偿、南北位置保持、姿态控制等空间任务中。胶体推力器是其中一种典型的静电式电推力器，具有结构简单，推进剂易制备、工作稳定等特点。然而传统针式胶体推力器的推进剂流量偏低，难以形成较大推力。一般将一定数量发射针整合成一个发射簇以提高推进剂流量，但受到微制造和微装配技术的限制，单位面积上所能集成的发射针数量有限，仅通过增加发射针数量只能在一定程度上提高推力水平，无法满足未来空间任务的需求。2008年，超声辅助电喷这一概念被提出。该技术利用超声振动液膜表面上微细驻波的波峰来发射带电液滴，形成稳定可调节的射流。因此有望从根本上提高了发射点数量，解决了胶体推力器推进剂流量低，发射针簇制造及装配困难等问题。目前国外超声辅助电喷方面的研究主要以静电喷涂为应用背景。作为一项新型电推进技术的研究尚未深入开展，尤其在发射机理分析、数值仿真、微细驻波波峰局部半径及液滴尺寸理论求解、发射电流推算、推力器工作特性的影响参数及性能优化等方面仍需大量工作。　　本文在综合了国内外文献的基础上，对超声雾化、平面驻波形成、静电发射原理等问题进行了深入研究。首先对超声辅助电推力器发射表面液膜的平面微细驻波进行了理论分析，同时建立了静电场条件下微细波波峰临界状态的平衡方程，推导了超声辅助电推力器微细波波峰局部半径以及发射液滴尺寸的理论解，并提出了推力器发射电流估算方程。基于理论推导和分析归纳了影响推力器工作特性的主要因素。本文还采用CFD方法模拟了平面微细驻波的形成稳定过程，通过计算对比了振动幅值及振动频率变化对微细驻波的影响。并采用UDS模型引入电势源项模拟了微细驻波波峰处液体微元的演变、分离、吸出和加速等过程。　　为了研究超声辅助电推力器各工作参数对其发射性能的影响，建立了一套包括超声波发生器、高压电源、推进剂供给系统、多频率超声发射器的实验系统。该系统可实现推进剂流量，极间工作电压，超声振动功率等参数的大范围、高精度调节。同时开发了一套基于LabVIEW虚拟仪器技术的软件系统，可实现推力器工作过程中各参数的实时控制、采集、计算等。　　基于所研制的实验测试平台，对发射表面微细驻波和推力器羽流状态进行了观测实验。同时，针对理论分析中所归纳的超声辅助电推力器性能影响因素，分别开展了实验研究，具体包括极间工作电压、推进剂流量、超声振动频率、超声波功率、吸极距离等参数对推力器工作特性的影响实验。实验发现UAEP样机的发射电流随极间电压和推进剂流量的增加而增大；随吸极距离增大而减小；而调节超声振动频率由低到高变化过程中，发现发射电流呈现先增大后减小的趋势。基于上述实验结果提出了UAEP样机工作参数的优化区间。　　在全面分析了推力器性能的影响参数后，本文有针对性地对吸极结构及推进剂组分进行了优化。研究对比了不同形状、尺寸的吸极对推力器工作状态的影响。实验结果显示与环状吸极相比，网状吸极可以得到更高的发射电流，并且极间发射电流随网孔尺寸的减小进一步提高。通过有限元法计算得出了上述吸极极间电场强度和分布，验证了吸极对比实验结果。针对UAEP样机的羽流发散问题，研制了一种基于静电透镜原理的聚焦型吸极。经实验验证该吸极可以显著提高推力器羽流的聚焦效果，降低羽流束发散角。本文就推进剂表面张力系数、粘度、密度、电导率等参数对UAEP样机发射状态的影响进行了研究。实验发现溶液表面张力系数和电导率是决定推进剂性能的关键参数，采用低表面张力系数和高电导率的推进剂可以明显提高推力器性能。综合多种推进剂发射性能，提出采用磷酸三丁酯和氯化锂的混合溶液作为UAEP样机推进剂的优化方案。　　综上所述，本文以静电推进为背景，从理论和实验两个方面对超声辅助电推进技术的发射机理、性能影响因素及工作特性等进行研究。同时，基于所开发的原理样机，对吸极结构、羽流束发散角、推进剂组分等进行优化，以进一步提升推力器性能。