多阳极电极构型应用于真空电弧推力器的机理
应用物理
2019-11-06 v3
摘要
本文提出了一种适用于真空击穿的多阳极电极构型。该电极构型基于其阳极配置形成不同于传统电极构型的独特电场分布。在绝缘阳极与远端阳极之间存在一个区域A，其中电场矢量方向相反。区域A的存在直接影响放电初始阶段电子的运动，从而改变真空击穿过程。放电过程的变化影响等离子体的产生与传播机制，形成有利于推力器推进性能的羽流。等离子体羽流照片及等离子体羽流电子密度空间分布初步证明了多阳极电极构型对等离子体径向扩散的箍缩效应。在多阳极电极构型的远端阳极优化中，发现阴极与远端阳极距离（简称D）的变化会影响箍缩效应。通过减小D，在相同放电参数下多阳极电极构型的定向喷射效应增强。将其应用于真空电弧推力器（多阳极VAT）并与基于传统电极构型的真空电弧推力器（传统VAT）对比，发现多阳极VAT的推进性能优于传统VAT，且随D减小进一步提升。在相同放电参数下，多阳极VAT的比冲量（impulse bit）和推力功率比（thrust-to-power ratio）相比传统VAT可分别提高26倍和2.88倍。推进性能的理论分析与研究验证了多阳极VAT在纳卫星推进领域的潜在应用优势。
引用
@article{arxiv.1810.00559,
title = {The mechanism of multi-anode electrode geometry applied to vacuum arc thruster},
author = {Weisheng Cui and Wenzheng Liu and Yongjie Gao and Xiuyang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.00559},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 12 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1810.00209