低气压离子风推进器仿真与实验

离子风动力具有无需机械旋转部件、低功耗及低噪声等优点, 在平流层飞艇和太阳能飞机上具有重要的应用潜力。模拟临近空间的低气压环境, 采用"线-柱"电极结构电晕放电装置产生离子风, 实验测量不同放电条件下离子风推进器产生的推力和推功比, 研究了气压、放电电压、电极间隙对离子风动力的影响。仿真和实验结果表明, 气压的降低会导致推进器推功比的下降, 具体表现为: 当电极间隙为2.0 cm, 最大推功比由1 atm (1 atm＝101325 Pa)时的17.70 mN/W降低至0.02 atm时的0.24 mN/W; 而推功比的损失可以通过增大电极间隙来补偿, 当电极间隙增加至14 cm, 在0.02 atm的气压环境下, 推功比由0.24 mN/W升至0.70 mN/W。通过优化离子风推进器结构, 增加电极间隙, 离子风动力具备低气压环境下的应用潜力。