Page 120 - 《真空与低温》2025年第4期
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张天平等：离子电推进发展历史回顾与启示（下） 535
有调节或调整的机制，既要有急需项目先行、重大 6.2.4 产品化与商品化
项目优先的战略战术考虑，也要有应用一代、储备 传统离子电推进产品成熟度提升，以较少规格
一代、研发一代的远虑近忧意识体现。 产品最大程度地满足应用需求，促使离子电推进技
行业或企业（研究单位）的离子电推进发展规 术发达国家走上了产品化研制之路，美国、德国、
划同样必不可少，不仅应包含国家规划的相关内容 英国、日本、中国等都取得了明显的效果。不仅研
的分解，更要有单位自主谋发展的规划内容。当代 制了系列离子推力器产品，而且形成了应用需求、
离子电推进的发展中，自主谋划、自主投资实施已 发展规划、型谱产品三者关系的协调与相互促进。
经成为趋势，美国比约克公司、法国 ThrustMe 公司 产品化思路和方法的推广应用，加快了性能增强产
等都是依靠自主发展获得成功，值得借鉴。 品和换代产品的进程，同时也为新产品开发提供了
6.2.3 技术创新与新产品开发 可借鉴的或裁剪应用的方法。从长远看，离子电推
当代离子电推进已经进入一个突破传统、创 进的工程应用领域将继续扩张，离子推力器产品型
新发展的新阶段，一方面传统离子电推进技术已经 谱会随之不断更新，仅就传统离子电推进而言，产
相当成熟，产品应用范围不断扩展，另一方面传统 品化研制还会持续数十年，而全新离子推力器的产
离子电推进的先天不足因素日益凸显，如高功率化 品化研制将会绵延不断。
的栅极尺寸限制、超长寿命的空心阴极和栅极离 近年来商业航天的膨胀式发展，电推进应用市
子腐蚀约束等，再加上其他类型电推进的竞争性挑 场的激烈竞争，迫使离子推力器供应商们不得不走
战，如磁屏蔽霍尔推力器的寿命可达数万小时，三 上商品化研制之路。缩短周期、降低成本、流程高
环霍尔推力器推力已达到近 5 N [452] ，面对这些挑战， 效、组批生产、货架产品是商品化研制的主要特征，
离子电推进只有走创新发展之路。 正在兴起的这一产品研制新模式，对离子电推进发
离子电推进的创新发展主要有三种技术途径： 展的影响深刻且深远。因为这不仅意味着离子电
一是基于现有产品的性能增强，包括功率上限扩展、 推进市场主导模式的历史性变化，即正在从供方主
多模式化、更长工作寿命等，可简称为产品升级。 导向用户主导的转变，更是对离子电推进产品供应
产品升级已经是常用的方法，也是产品化研制的例 商提出了前所未有的新挑战，真正的市场竞争正在
行工作之一，如从日本 μ-10 到 μ-10A，德国从 RIT- 来临，并且会越演越烈。如何在市场竞争中求生存、
10 到 RIT-10A，英国从 UK-10 到 T5，中国 LIPS-200 求发展成为必须解答的新课题。
到 LIPS-200A 等。二是所谓的换代产品，至少在放 从另外一方面讲，离子电推进的商品化研制，
电室、栅极、中和器等重要组件之一上采用了新技 给新的产品开发商及供应商提供了进入离子电推
术，如英国 T7 采用会切场放电室，相对 T6 为换代 进市场的良好机遇，这对离子电推进的长远发展无
产品，再如法国和德国的无中和器射频离子推力器， 疑是一件好事。
相对带中和器的射频推力器为换代产品。三是采 6.2.5 单机、系统与总体单位密切协同
用全新技术或颠覆性技术，这里称之为全新产品， 离子电推进研制和应用是个系统工程，离子电
如环形离子推力器、双级加速离子推力器、螺旋波 推进系统的基本组成包括离子推力器、电源处理
放电离子推力器等，其中环形离子推力器为高功率 单元、推进剂贮存与供应单元、控制单元、推力矢
化提供了可行的技术途径，双级加速有效解决了高 量调节机构等。航天工程应用的离子电推进系统
比冲实现与离子引出效率之间的矛盾，螺旋波放电 更为复杂，一般包含有多台推力器和 PPU，例如日
适合包括在线资源利用的多元推进剂，均具有非常 本隼鸟二号航天器的离子电推进系统组成为 4 台
好的发展前景。 μ-10A 离子推力器、3 台 PPU、1 台控制电源、1 套
全新离子电推进产品开发，具有很大的技术挑 推进剂贮存与供应单元、1 台推力矢量调节机构。
战性，但其发展历程与传统离子电推进的发展没有 因此，离子电推进的研制和应用至少涉及单机产品
多大差别，即原理发明、样机研制、工程化研制等 研制单位（供应商），离子电推进系统牵头单位和航
阶段。其难度最大和最为关键的阶段是样机研制， 天器总体负责单位，这些单位之间的职责明确、分
全新产品预期性能目标的实现、产品特色和优势 工负责和密切协作，对离子电推进产品研制和成功
性能的挖掘、为工程化进行的优化折中等都要在 应用非常重要。
这一研制阶段完成，可以说成败在此一阶段。 传统的分工为航天器总体单位根据航天器使
