高功率波加热磁等离子体推力器研究现状与展望
收稿日期: 2023-03-29
修回日期: 2023-04-17
录用日期: 2023-05-07
网络出版日期: 2023-05-12
基金资助
国家自然科学基金(11805275);空天前沿方向培育项目
Research status and prospect of high⁃power wave⁃heating magnetoplasma thruster
Received date: 2023-03-29
Revised date: 2023-04-17
Accepted date: 2023-05-07
Online published: 2023-05-12
Supported by
National Natural Science Foundation of China(11805275);Cultivation Project on Aerospace Frontier Research
波加热磁等离子体推力器具有适于高功率运行（约100 kWe~1 MWe）、高推力密度（约4×105 N/m2）、可变推力（约1~100 N） 和可变比冲（约3 000~10 000 s）等优点，是适用于未来多种空间任务的高性能电推力器。结合波加热磁等离子体推力器的发展历程，梳理了近年来波加热磁等离子体推力器的国内外研究现状，总结了其发展面临的单程离子回旋共振加热、等离子体分离控制、强磁场中高密度等离子体诊断等理论问题，以及高效热管理、高功率射频电源等工程难点。最后，根据波加热磁等离子体推力器的特点，对其具体应用方向做出了展望。
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The wave-heating magnetoplasma thruster possesses many advantages such as its suitability for high power propulsion （about 100 kWe-1 MWe）， high thrust density （about 4×105 N/m2）， variable high thrust （about 1-100 N）， and adjustable specific impulse （about 3 000-10 000 s）. These advantages make the wave-heating magnetoplasma thruster well suited for a diverse range of future space missions with high-performance. Based on previous studies of the wave-heating magnetoplasma thruster both home and abroad， this work summarizes the technical status of the wave-heating magnetoplasma thruster in recent years， and analyzes the theoretical issues the present research faced in the development of the wave-heating magnetoplasma thruster， such as the so called single-pass ion cyclotron resonance heating， the plasma detachment controlling， the high-power density plasma diagnosing in strong magnetic fields， as well as many engineering difficulties， including the efficient thermal management and high-power RF power supplies. Finally， application directions of the wave-heating magnetoplasma thruster are prospected according to its performance characteristics.
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