Page 113 - 《真空与低温》2025年第5期

652 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

空间电推进在取得非凡成就的同时，仍然面临着不 通信卫星首次应用了 AR（Aerojet Rocketdyne）公司
断满足航天工程应用需求的技术发展新挑战 [24-28] ， 的 MR-501 肼 电 热 推 力 器 。 应 用 HRJ 最 多 的 是
因此，必须以持续创新电推进技术去应对。 1997 年开始发射的基于 LM-700A 平台的铱星星座，
空间电推进的内涵有狭义和广义之分，狭义空 95 颗卫星应用了 AR 公司如图 2 所示的 MR-502 [29] 。
间电推进的内涵只是电推力器，也就是推进装置本
身，而广义的内涵范围不仅包含了空间电推进系统，
即由电推力器、推进剂贮供单元、电源处理单元、
控制单元等组成的电推进系统，甚至扩展到电推进
系统之外，包括了与空间电推进工程应用密切相关
内容，如空间一次电源、推力矢量调节机构、针对
具体任务的工作策略等。本文的全部内容只涉及
狭义空间电推进。

1 经典电推进 图 2 AR 公司的飞行产品 MR-502 图片
Fig. 2 Flight prototype of MR-502 in AR
经典电推进是指空间电推进发展初期阶段
（1960-1980 年）出现的电推进（推力器）技术，本章分 当代 RJ 的 发 展 以 小 功 率 和 多 元 推 进 剂 为
别按照电热类型、静电类型和电磁类型进行介绍。 主要特征，表 1 列出了英国 SSTL 公司 [30-31] 和意大
1.1 经典电热类型电推进 利 ALTA 公司 [32-33] 的部分产品性能。其中，SSTL
1.1.1 电阻加热推力器 公 司 的 产 品 主 要 应 用 于 小 卫 星， 如 UoSAT-12、
电阻加热推力器（ResistoJet，RJ）又称为直流电 MIGHTYSAT II、ALSAT-1、UK-DMC 等，典型飞行
热推力器（DC Resistojet）。RJ 的基本工作原理为， 产品如图 3 所示。ALTA 公司的产品计划应用于
[33]
气体推进剂被电阻类加热器加热后，通过传统拉瓦 全电推进通信卫星 。

尔喷管喷出，产生推力，如图 1 所示 [21] 。常用的电
表 1 小功率多元推进剂电热推力器主要性能汇总表
阻加热器为缠绕于管子上的电阻丝，推进剂从管内
Tab. 1 Performance of kinds of propellant of ResistoJet
流过时被处于炽热状态的电阻丝加热后以一定速 at small power
度喷出。RJ 的比冲正比于气体推进剂温度的平方
供应商 推力器 推进剂 功率/kW 推力/mN 比冲/s
根。常用的推进剂包括氮、氨、氢、二氧化碳、肼、 SSTL T500 N 2 O 0.6 270 182
甲烷等及其混合物。相对其他电推进，RJ 的优点 SSTL T100 H 2 O 0.1 45 152
是系统简单、不需要电源处理单元（PPU）、可使用 SSTL T15 N 2 0.013 7 16.5 99.4
多元推进剂，主要缺点是比冲低（300 s）。 SSTL T50 Xe 0.065 20 54
ALTA XR-50 Xe/Ar 0.05 100 55/85

加热器
ALTA XR-100 Xe/Ar 0.08 125 63/105
ALTA XR-150 Xe/Ar 0.095 250 65/110
喷出热气 ALTA XR-150 Xe/Kr 0.1 150 56/69
ALTA XR-1 000 Xe 0.485 1 000 56

电源 供气门 热交换器

图 1 电阻加热推力器工作原理图
Fig. 1 Working mechanism of ResistoJet

1965 年，RJ 在美国维拉（Vela）军事卫星上首飞；
1967 年，RCA 公司的布里尔（Brill）提出肼电热推力
器（Hydrazine ResistoJet，HRJ）概念；1980 年发射的
INTELSAT FM-2（502）通信卫星首次应用了 TRW 公 图 3 SSTL 公司的飞行产品 T50
司的 HRJ；1983 年发射的 RCA Astro 公司 Satcom 1R Fig. 3 T50 flight prototype of SSTL