Expansion of stable operation range of a Hall thruster

扩大霍尔推进器的稳定工作范围

• 批准号: 21860023
• 负责人: YOKOTA Shigeru
• 金额: $ 1.71万
• 依托单位: Nagoya University (2010)The University of Tokyo (2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21860023/
• 关键词: ホール型推進機; 並列計算; 宇宙推進工学; 放電振動; 電気推進機

A Hall thruster is one of the most promising electric propulsion systems. However this thruster has a serious problem : discharge oscillation. In our previous research, we found that the discharge is stabilized by propellant non-uniform feeding. In order to comprehend the mechanism of this method, we developed a numerical simulation code and observed the plasma in the thruster. As a result, we found that the stabilization was realized by the increment of the electron mobility in the thruster. However, this non-uniform feeding method decreases the thrust efficiency. This decrement of the efficiency is caused by two phenomena ; one is increment of the ion loss to the wall ; the other is increment of the electron current. In order to solve the first problem, we develop a wall guard made of an insulator. On the other hand, the 2^<nd> problem is difficult to solve because the electron current increases when the electron mobility increases. Therefore, we optimized a magnetic topology in the thruster in order that the electron mobility increases only in a part of the thruster. As a result, the discharge stabilization was realized without the decrement of the thrust efficiency.

霍尔推进器是最有前途的电力推进系统之一。然而，这种推力器有一个严重的问题：放电振荡。在我们之前的研究中，我们发现通过推进剂的不均匀进料来稳定排出量。为了理解这种方法的机理，我们开发了一个数值模拟程序，并对推力器内的等离子体进行了观测。结果表明，稳定是通过增加推力器中的电子迁移率来实现的。然而，这种不均匀进给方式降低了推力效率。这种效率的下降是由两种现象引起的；一是离子对壁面损失的增加；另一个是电子电流的增量。为了解决第一个问题，我们开发了一种由绝缘体制成的护墙板。另一方面，2^<和>问题很难解决，因为随着电子迁移率的增加，电子电流也会增加。因此，我们优化了推力器中的磁性拓扑结构，使电子迁移率仅在推力器的一部分增加。在不降低推力效率的前提下实现了放电稳定。

项目成果

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The Difference between Anode Shapes in an Anode-layer Type Hall Thruster

阳极层式霍尔推进器阳极形状的区别

• 发表时间: 2009
• 作者: Shigeru Yokota;Kentaro Hara,Shinatora Cho;Kimiya Komurasaki;Yoshihiro Arakawa
• 通讯作者: Yoshihiro Arakawa

Diagnostics of Xe Ion in an Anode-layer Type Hall Thruster Using Laser Induced Fluorescence

使用激光诱导荧光诊断阳极层型霍尔推进器中的 Xe 离子

• 发表时间: 2008
• 作者: Yokota;S.;Lempke;M.;Matsui;M.;Hara;K.;Komurasaki;K.;Arakawa;Y.
• 通讯作者: Y.

ホールスラスタ表面の絶縁体被覆によるイオン損失低

霍尔推进器表面有绝缘涂层，离子损失低

• 发表时间: 2011
• 作者: 高橋大祐;横田茂;張科寅;金子亮太郎;細田誠也;荒川義博;小紫公也
• 通讯作者: 小紫公也

周方向に非一様な周方向に非一様な推進剤供給によるアノードレイヤ型ホールスラスタの放電安

周向不均匀推进剂供应导致阳极层型霍尔推进器的放电稳定性

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本航空宇宙学会誌論文集 Vol.58
• 作者: 福島靖博;横田茂;小紫公也;荒川義博
• 通讯作者: 荒川義博