Page 112 - 《真空与低温》2026年第1期

张天平等：空间电推进技术概览—演化电推进（下） 109

ster，CEST） [279] 和电喷推力器（Electrospray Thruster， 分离液滴的碎裂（雾化）过程，属于一种非放电电离
EST） [280] 等，在一定程度上导致了推力器术语的混 方法。由此可见，EST 是一个覆盖范围很广的概念，
用甚至误用，其根源在于上述几种推力器的工作原 FEEP、CIT、IL-FEEP、IL-EST、ILT 等都在其范畴
理的相似。实际上，电喷一词在电推进领域是指电 之内，因此，仅对采用离子液体推进剂的推力器使
喷电离，尽管对电喷电离的机理还不完全清楚，但 用电喷推力器这一术语是不全面的。理顺的关系
其现象几乎没有歧义，都是指强电场从导电液体表 应当是，电喷推力器包括经典 FEEP 推力器、胶体
面分离出带电粒子或带电液滴的现象，并且包括对 推力器和离子液体推力器。

抽取极
发射极
V
供给 离子液体
系统
泰勒锥

V=0 V<V C V≈V C V>>V C

（a）工作原理 （b）离子液滴引出示意图

图 74 离子液体推力器原理图和离子液滴引出示意图
Fig. 74 Schematic diagram of ionic liquid thruster and illustration of ionic droplet extraction

常用的离子液体包括 1-乙基-3-甲基咪唑四氟
硼酸（EMIM-BF4）、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰
亚胺（EMIM-Im）和 1-乙基-3-甲基咪唑双全氟乙烷
磺酰亚胺（EMIM-Beti）等。与金属液体相比，离子
液体蒸气压很低、表面张力小、可发射正离子或负
离子，因此，ILT 相对 FEEP 的优点包括简化了电推进
系统、减少了推进剂污染风险，但比冲和推进剂利 内部毛细发射器 外部湿润发射器 多孔体发射器
用率均有所降低。相对胶体推力器所用的掺杂丙
图 75 三种发射器结构示意图
三醇（甘油）、甲酰胺等推进剂而言，离子液体推进 Fig. 75 Structure schematic of three emitters
剂为室温液体，导电性和流动控制性好，电喷电离
临界场强小，可发射纯离子或带电液滴。与 CIT 相比， 近年来，尽管离子液体推力器的发展非常迅速，
ILT 的优势是显著降低了工作电压要求，提高了推 技术研究及样机开发遍及世界各国，但是形成的可
力器的比冲、效率、工作稳定性及性能调控能力。 用产品不多。表 11 列出了具有代表性的推力器产
ILT 没有电离腔，因此，可缩小到任意尺寸，具 品研制情况，包括美国比约克（Busek）公司和麻省
有高的质量和体积效率；ILT 可以工作在纯离子、 理工学院（MIT）、意大利阿尔塔（Alta SPA）公司、
带电液滴、离子和液滴混合等多种模式；从发射器 中国上海交通大学（SJTU）和英国南安普顿大学
结构上，ILT 有内部毛细发射器、外部湿润发射器 （Soton）等的产品。图 77 的两款比约克公司产品
和多孔体发射器三种类型，如图 75 所示 [281] 。 的成熟度最高；JPL 联合加利福尼亚大学对基于
由于单个发射器的最大电流受物理规律限制， CMNT 飞行验证的推力器进行了满足 LISA 任务
为了解决 ILT 的低推力密度问题，发展了基于 MEMS 40 000 h 的寿命评价 [284-285] 。
制造的密集化离子液体推力器（即发射器密集阵 （2）纳米颗粒场引出推力器
列），图 76 是麻省理工学院开发的高度为 127 nm 2005 年，美国密西根大学提出并研发了纳米
的 729 个尖顶发射器阵列和基于发射器阵列的推 颗 粒 场 引 出 推 力 器（Nanoparticle Field Extraction
力器结构及推力器工程样机 [282-283] 。 Thruster，NanoFET） [286-290] 。NanoFET 的工作原理类