20A发射电流空心阴极小孔区等离子体特性研究

• 作者: 孙明明 宋嘉尧 张天平 杨威 龙建飞
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 离子推力器 空心阴极 小孔区 等离子体特性
• 年，卷（期）: 2018,（2）
• 所属期刊栏目: 电推进和其它推进
• 页码范围: 473-480
• 页数: 8页
• 分类号: V439.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.2018.02.029

摘要

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极工作时小孔区的等离子体特性参数,并验证现有阴极小孔结构设计下的阴极电流发射能力,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极小孔区的等离子体特性参数.结果显示:空心阴极小孔区的中性原子密度基本在4×1021~6×1021/m3,分布较为均匀且越靠近小孔出口区域的原子密度越低;当阴极发射体温度为1800K时,采用等离子体零维扩散模型得到阴极小孔区轴向平均电子温度约为2.66eV,且靠近阴极顶小孔出口方向电子温度相对较高,从小孔区入口至出口电子温度增幅在1~2eV;通过离子连续性方程得到阴极孔区内,等离子体密度约在1×1021~1.4×1021/m3,靠近出口处的等离子体密度降低较为明显;通过电子连续性方程,得到小孔区入口处的电子电流约为7.2A,而出口处的电子电流约为11.6A,与性能测试试验结果一致,电子电流增益系数约60%;离子电流密度峰值约为6.16×106 A/m2,出现在距离小孔入口约0.5mm处.通过理论分析认为,阴极孔区的腐蚀特点是靠近出口处的直径在离子腐蚀作用下不断地扩张,并在扩张到一定程度后,孔区出口处被腐蚀后的直径将不会再发生变化,理论分析腐蚀趋势与兰州空间技术物理研究所研制的LHC-5阴极小孔区寿命试验腐蚀情况基本一致.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张天平	兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室	103	412	10.0	15.0
2	杨威	兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室	11	15	3.0	3.0
3	龙建飞	兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室	18	39	4.0	5.0
4	孙明明	兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室	23	58	4.0	6.0
5	宋嘉尧	陕西省人工影响天气办公室研发中心	3	5	1.0	2.0