第36卷，第6期 2016年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 6 ,pp1867-1871
June,2016
能器
张华，吴建军*，何振，李是良”，张宇
1.国防科学技术大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073 2.国防科学技术大学指挥军官基础教育学院，湖南长钞410073
摘要脉冲等离子体推力器（pulsedplasmathruster，PPT)具有体积小、重量轻、比冲高等优点，特别适合作为执行微小卫星轨道转移、阻力补偿和姿态控制等任务的推进系统。为了深入理解PPT推力产生的机理，本文对采用具有张角的舌型极板的尾部馈送式PPT等离子体羽流开展了时空分辨光谱诊断研究。通过对光谱数据的分析发现：等离子体羽流的主要成分为C，F，C+，F+，C2+，还含有少量的由于极板烧蚀产生的 Cu和Cu，等离子体在放电通道内的分布不均勾，通道中心的等离子体浓度最大，靠近阳极板的等离子浓度要明显大于靠近阴极板的等离子体浓度：在不同位置处等离子体成分也具有较大差别，F和中性粒子主要分布在靠近阳极侧的区域；通过对各个分立谱线进行多普勒线性拟合，得到了放电通道内等离子体温度信息；以中轴线靠近工质的观测点为例，对该点在整个放电过程中不同时刻的谱线进行分析，得到了该点
等离子体的具体演化过程，发现在放电的不同阶段羽流成分及各组分所占比例差别较大。关键调脉冲等离子体推力器；羽流；光谱诊断；等离子体成分；等离子体温度
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10, 3964/j. issn, 1000-0593(2016 )06-1867-05
面的应用，研究发现：等离子并非集中在等离子体薄片中，而是分布在整个极板通道内7-3]。通过对等离子体通道内的电流密度和磁场强度的测量，发现在整个放电过程中推进剂
脉冲等离子体推力器（pulsedplasmathruster，PPT）是一种具有多年空间应用经验的电推进系统，平均推力范围为 10Ns1Ns，特别适合执行微小卫星的姿态控制、阻力补偿和轨道转移等推进任务1-2]，固体烧蚀型脉冲等离子体推力器以固体为工质（通常为聚四期乙烯），通过诱导存储在电容器中的能量放电，沿着固体推进剂表面的电弧加热烧蚀工质，使工质分解并电离，电离产生的等离子体在电磁场中被加速喷出推力器，从而产生推力。PPT工作过程复杂，同时耦合了多种电磁、电热及流动等物理过程，且以脉冲方式工作，每次脉冲持续时间短（大约十几微秒），因此等离子体的状态变化和运动过程异常复杂，目前，等离子体产生推力的机理仍没有得到全面细致的阐述[4-5]
作为产生推力的直接介质，等离子的运动过程及状态参数对推力器性能有重要影响。在PPT研究之初，等离子体截假设集中在具有一定厚度的等离子体薄片中，该等离子体薄片整体被加速平移喷出]，随着高速摄影在等离子体检测方
收稿日期：2015-10-12，修订日期：2016-02-16
基金项目：国家白然科学基金项目(11172327，11202235)资助
烧蚀表面附近区域内的等离子体密度和磁场强度最大[-1"]
apoue cathode
capacitor
propellant
spark plug
图1
脉冲等离子体推力器结构示意图 Schematic of a pulsed plasma thruster
Fig.1:
本文采用时空分辨光谱的方法对等离子体成分及其在极板通道内的空间分布进行了诊断研究，为理解PPT推力的产生机理、数值仿真的初始条件和边界条件设置以及仿真结果的对比提供了依据。
作者简介：张华，1986年生，国防科学技术大学航天科学与工程学院博士研究生
*通讯联系人
e-mail : jwu@ nudt .edu .cn
e-mail : zhann10000@ 163 .com