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稳态等离子体推力器自从1970年成功研制以来,已经广泛用于卫星各种实际飞行任务中,成为世界各航天大国电推进装置研究中的热点。目前卫星在轨任务的多样性对推进系统有不同的要求,这要求人们研制不同功率和推力范围的推力器。根据现有的推力器进行模化设计成为设计新推力器的一种重要途径。推力器的模化设计离不开相似准则的指导,但目前仅有Melikov-Morozov相似准则数λion /La,主要用于描述电离过程的相似,这对于推力器的相似模化设计来说是不够全面的。Khayms等人在Melikov-Morozov相似准则基础上提出了在直磁场条件下当放电电压不变时的模化设计方法,但理论结果和实验结果差别很大,不能很好地指导推力器的相似设计,因此有必要对稳态等离子体推力器模化设计方法进行深入研究。本文正是基于此出发点来展开推力器相似模化设计方法的研究工作。首先本文提出了新的相似准则数。基于中性气体的连续性方程、电子和离子的动量方程、电子的能量方程,采用方程分析法确定了若干相似准则数。并通过对各个准则数的分析,确定了占主导地位的相似准则数,为推力器相似模化设计提供理论基础。其次本文提出了直磁场下推力器参数间的关系及模化设计方法。通过对相似准则的分析,确定了在放电电压不变条件下的模化条件。在此基础上确定了稳态等离子体推力器参数与几何尺寸间的关系,指出了放电电压不变条件下的模化设计方法。与Khayms模化设计方法比较,我们提出的模化设计方法与现有型号推力器实验数据吻合较好,且能够缓解推力器小型化时存在的磁饱和及离子对壁面的溅射的问题,也可以提高推力器大型化时的功率密度和推力密度。再次本文确定了弯曲磁场下推力器磁场位型、电场位型的变化规律,并提出了在放电电压保持不变时的唯一设计方法:基元展开法。即在保证磁感应强度、磁场位型、电场强度、电场位型、推力器通道长度、通道宽度、等离子体密度均不变的条件下,根据功率要求来调整阳极质量流量和通道横截面积,进行模化设计。本文还确定了磁感应强度和放电电压的匹配关系,即在低电压范围内磁感应强度和放电电压满足Br∝Ud1/2的关系,而在高电压范围内,磁感应强度应维持不变才能维持较高的效率,这对于高电压的模化设计有很重要的指导意义。同时并结合基元展开法提出了推力器变电压的设计方法。最后基于本文提出的基元展开法设计并加工了1.5kW的推力器P100,并进行了相关对比实验,分别测量了推力、放电电流、羽流发散角、电子温度、离子能量分布、磁安特性等参数。实验结果表明:采用真空度修正后的放电电流、推力、功率及效率基本上能达到设计值,且P100和样机模型P70的电离和加速过程基本相似,提出的基元展开法可用于指导推力器的模化设计。