Anode Geometry Effects on Ion Beam Energy Performance in Helicon Electrostatic Thruster
Anode Geometry Effects on Ion Beam Energy Performance in Helicon Electrostatic Thruster
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阳极几何形状对螺旋静电推进器离子束能量性能的影响
DOI：
10.1109/tps.2016.2522079
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Iwasaki Tomoji,
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Uchigashima Akira;Baba Teruaki;Ichihara Daisuke;Iwakawa Akira;Sasoh Akihiro; Yamazaki Takuya;Harada Shota;Sasahara Matsutaka;Iwasaki Tomoji,
研究了不同阳极结构的螺旋静电推力器中离子束的能量特性。对于从100到300 V的放电电压，离子束能量几乎线性地随放电电压增加。增加率强烈依赖于阳极内径（ID）。然而，离子束能量与总输入功率的线性函数拟合，而与阳极ID无关。阳极侧壁上设置绝缘盖的效果取决于阳极ID;而当阳极ID等于螺旋源管的ID时，27 mm时，离子束能量降低了约30%，阳极ID为40 mm时，静电加速度变得可忽略不计。在典型的操作条件下，离子束能量具有47°发散角的平顶轮廓;从探针测量评估的比冲、推力效率和推进剂利用效率分别为2000 s、9.7%和98%。
The ion beam energy performance in a helicon electrostatic thruster with various anode geometries was investigated. For discharge voltages from 100 to 300 V, the ion beam energy increased almost linearly with the discharge voltage. The rate of increase strongly depended on the anode inner diameter (ID). However, the ion beam energy was fit to a single linear function of the total input power irrespective of the anode ID. The effect of an insulation cover set on the side wall of the anode depended on the anode ID; while with the anode ID being equaled to that of the helicon source tube, i.e., 27 mm, the ion beam energy was decreased by about 30%, with the anode ID of 40 mm the electrostatic acceleration became negligible. Under typical operation conditions, the ion beam energy had a flat-hat profile with a diverging angle of 47°; the specific impulse, thrust efficiency, and propellant utilization efficiency evaluated from probe survey measurements were 2000 s, 9.7%, and 98%, respectively.
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