【摘 要】
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吸气式电推进概念为一种应用于150km-250km高度范围超低轨道的新型推进概念。该轨道上的卫星在响应速度、观测精度等方面具有优势,但是存在稀薄大气引起的阻力。吸气式电推进概念基于电推进系统,通过收集稀薄大气作为推进工质,进行阻力补偿。该概念使卫星在少量甚至不携带工质的情况下维持超低轨道长期运行,以增加卫星寿命与有效载荷,减小卫星发射及运行成本。吸气式电推进系统通过摄取环境稀薄气体作为推力器工质并
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吸气式电推进概念为一种应用于150km-250km高度范围超低轨道的新型推进概念。该轨道上的卫星在响应速度、观测精度等方面具有优势,但是存在稀薄大气引起的阻力。吸气式电推进概念基于电推进系统,通过收集稀薄大气作为推进工质,进行阻力补偿。该概念使卫星在少量甚至不携带工质的情况下维持超低轨道长期运行,以增加卫星寿命与有效载荷,减小卫星发射及运行成本。吸气式电推进系统通过摄取环境稀薄气体作为推力器工质并加速喷出,进气道与推进装置是该系统最关键的部件,本文对二者进行设计与数值仿真研究。利用蒙特卡洛直接数值模拟（DSMC）方法对进气道进行数值仿真研究与构型设计,系统分析了几何构型与进气道壁面反射模型对进气道工作性能的影响,获得了不同设计方案的进气道工作特点及其工作性能,并以此为依据对其进行优化设计,可实现74.0%的摄取效率以及183.8的压缩倍率。以稳态等离子体推力器（SPT）为电推力器对象进行研究。本文以氮气为放电工质,以SPT-100为推力器选型,使用粒子云网格（PIC）与蒙特卡洛碰撞（MCC）方法对其进行数值仿真研究,探究SPT在超低轨道环境的工作性能,并以此为依据对吸气式电推进系统的阻力补偿能力进行分析,成功验证了吸气式电推进概念在200km高度轨道的可行性。
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