微牛顿级锥形场 Hall 推力器的模式转变研究
等离子体物理
2026-04-23 v2
摘要
微牛顿级锥形场 Hall 推力器是一种电推力装置，采用微波辅助离子化控制。它作为 drag-free 控制系统的执行器，提供连续可调范围的推力，以确保控制精度和稳定性。然而，调节过程中发生的模式转变会导致阳极电流突变，影响控制精度和稳定性。因此，有必要研究模式转变的内在规律。本研究通过探针诊断，主要考察推力器在微波模式转变前后内部等离子体参数和放电特征的变化。实验结果表明，模式转变前，等离子体发光区域主要集中在电子圆锥共振 (ECR) 区域，大约位于阳极上游1-3 mm 处。模式转变后，发光区域向更远的上游移动，等离子体密度接近阳极处，沿轴向方向急剧下降。根本原因是等离子体密度变化导致基本波的传播特性改变。当等离子体密度升至截止密度时，驱动离子化的 R 波和 O 波会迅速衰减或反射。在此时，R 波无法到达共振层，导致主导的 ECR 离子化失效。离子化机制从以 R 波和 O 波为主转为以 O 波为主。因此，电子加热机制从体积加热转为表面波加热。
引用
@article{arxiv.2604.17903,
title = {Research on mode transition of micro-newton-level cusped field Hall thruster},
author = {Jiahao Wu and Ming Zeng and Hui Liu and Daren Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.17903},
year = {2026}
}