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654 真空与低温 第 31 卷 第 5 期

铯的化学活性高，同时飞行试验中出现多发性故障， SPT），又称为磁层霍尔推力器（Magnetic-layer Type
该类型的推力器 20 世纪 80 年代后被放弃。 Hall Thruster）；1963 年，俄罗斯中央机械制造研究
院（TsNIIMASH）的扎里诺夫（Zharinov）发明的阳极
加速栅

屏栅 减速栅 层推力器（Thruster with Anode Layer，TAL）。两者
阳极
的主要区别是推力器通道结构材料以及通道长度与
离子束流
空心阴极
直径比不同，TAL 为金属材料通道，长度与直径比小
Xe +
e − 于 1，而 SPT 为陶瓷材料通道，其长径比大于 1 [20，43-44] 。

e −
磁线圈
中和器 绝缘通道
放电电源 推进剂 磁场 电场
接地
屏栅电源 加速栅电源 离子
（a）DIT 对称轴
电子
氙气
射频线圈 阳极

电子 阴极

氙气 E
氙离子
图 7 HET 工作原理
Fig. 7 Working mechanism of HET

经典 HET 是指电离和加速耦合在一起的单级
（b）RIT
推力器，其研究始于 20 世纪 60 年代的美国和苏
图 6 DIT 和 RIT 的工作原理示意图 [15，42]
联 。美国因离子电推进的成功而放弃了霍尔
Fig. 6 Working mechanism of DIR and RIT
电推进，苏联是 HET 技术发展及产品工程应用的
1964 年，DIT 在 SERT-1 试验卫星上首飞。目 领导者。SPT 在 1971 年 12 月发射的苏联 Meteor-
前，美国、英国、日本、中国、俄罗斯都在持续研发 Priroda 卫星上首飞，1999 年，开始应用于西方通信
产品和实施工程应用。DIT 是应用领域最广范的 卫星，是目前空间应用数量最多的电推进类型 [13-18] 。
电推进类型 [1，13] ，航天器应用数量仅次于霍尔电推 1998 年 ， 在 美 国 发 射 的 STEX 航 天 器 上 首 飞 了
进 [13-18] 。1992 年，RIT 在 EURECA 试验航天器上首 TsNIIMASH 研制的 TAL-WSF 电推进。图 8 所示
为 TsNIIMASH 研 制 的 TAL-WSF 和 VHITAL-160
飞。目前，RIT 的主要发展在德国、中国、日本和
两款 TAL 推力器 [15，45] 和 VHITAL-160 推力器。截
俄罗斯，近年来，这些国家都在开发小功率 RIT 推
至目前，TAL 的空间应用较少。由于 TAL 的推进
力器产品 [1，11] 。
剂电离效率高、离子加速不依赖离子电流的双层
1.2.2 霍尔效应推力器
电场区，因此，TAL 的推力和比冲调节能够相互独
霍尔效应推力器（Hall Effect Thruster，HET）简
立进行，比 SPT 方便，且束流发散角小。表 3 列出了
称为霍尔推力器（HT），又称为闭环飘移推力器
TsNIIMASH 研发的单级 TAL 推力器情况 [15， 46-50] 。
（Closed Drift Thruster） [42-44] ，基本工作原理为，从阳
极进入环形放电通道的推进剂气体分子，与来自阴
极的赋能电子发生电离碰撞，产生气体放电等离子
体，其中的电子在横向磁场作用下进行环向螺旋运
动，依据霍尔效应产生轴向电场，离子在轴向电场
[23]
中被加速向下游运动喷出，产生推力，如图 7 所示 。
经典霍尔推力器有两类 [15，20，42-44] 。1962 年，苏 （a）TAL-WSF （b）VHITAL-160
联原子能研究所（IAE）的莫洛佐夫（Morozov）发明 图 8 TsNIIMASH 研制的两款 TAL 推力器
的稳态等离子体推力器（Stationary Plasma Thruster， Fig. 8 TAL-WSF and VHITAL-160 thrusters