离子推力器欠聚焦冲击电流的数值模拟  

Numerical simulation of perveance impingement current for ion thruster

作　　者：李娟[1] 刘洋[2] 楚豫川[2] 曹勇[2] 

机构地区：[1]兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室,甘肃兰州730000 [2]哈尔滨工业大学深圳研究生院,广东深圳518055

出　　处：《推进技术》2011年第6期751-755,899,共6页Journal of Propulsion Technology

基　　金：真空低温技术与物理重点实验室基金(9140C5504050902);国家自然科学基金(10875034)

摘　　要：离子光学系统的离子束引出过程是离子推力器重要的物理过程,该过程直接关系到推力器的推力、比冲、效率等参数。为研究离子在离子推力器光学系统中的运动特性,使用了基于IFE-PIC(Immersed Finite Element Particle-In-Cell)的离子推力器光学系统离子束引出过程的三维数值计算模型,计算了栅极间电场分布、电荷密度,栅极冲击电流及欠聚焦极限。计算结果表明,当屏栅极电压不同时,发生欠聚焦的等离子束电流也不同。在欠聚焦工况下,一部分离子与栅极碰撞,产生冲击电流。冲击电流随电离室等离子体数密度增加而增大。The ion extraction process is a critical physical process in the ion thruster.It directly affects the thrust,specific impulse and efficiency,etc.Based on Immersed Finite Element Particle-In-Cell（IFE-PIC） method,a three dimensional numerical model is adopted to investigate the plasma flow in an ion optics system of ion thruster.The simulation results reveal the electrostatic field distribution,ion density distribution and impingement current on the accelerator grid of the optical system.It is shown that impingement current on the accelerator grid increases when ion density of discharge chamber increases.

关 键 词：离子推力器 光学系统 冲击电流 欠聚焦 

分 类 号：V439[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]