离子喷气发动机

离子喷气发动机，为空间电推进技术中的一种。离子喷气发动机的工作原理与化学燃料发动机有很大差别。离子喷气发动机可在较低温环境下运行，重量更轻，燃料耗费量是其它型号火箭发动机的十分之一。

中文名：离子喷气发动机

应用：航天领域

作用：离子加速

特点：质量小，系统可靠性高

1、简介

离子喷气发动机

离子喷气发动机是太阳能电火箭发动机三种类型中的一种，故而又将其称为太阳能电火箭。太阳能电火箭是正在发展中的新技术，属于非常规推进系统。它与普遍使用的液体火箭、固体火箭等化学火箭有所不同，是靠太阳能工作，而非化学能。化学火箭发动机的推进剂把化学能转变为热能，经过喷管的气动热力加速，再转化为喷射燃气流的动能来产生推力。而太阳能电火箭发动机的工作介质则是通过太阳能转换成的电能予以加热的方式或这种电能产生的静电场、电磁场的作用获得动能来实现反作用推进的。

除了传统的化学火箭发动机外，就属离子发动机在宇航中的应用最广。离子喷气发动机的能量来自电力，可以来自太阳能电池板，或者核电池，通过从发动机尾部喷射出阳离子来推动飞船前进，所以离子发动机的驱动方式也被叫做电力驱动方式。

2、研制历程

国外进展

离子喷气发动机

1971年苏联发明的离子喷气发动机已用于航天领域数十年。目前全世界的科学家都在研制该款发动机的改进型。

2015年悉尼大学的研究人员帕迪－诺伊曼博士创造了一种可产生*基离子驱动的装置，这是新型空间离子发动机，打破了美国宇航局保持的燃油效率纪录。前者开发的大功率电推系统脉冲为9,600　（＋／－　200），悉尼大学的装置达到了14690（＋／－　2000），显然后者更加强大。帕迪－诺伊曼博士的装置使用了钛离子脉冲，是未来离子推进器的一种理想燃料。当离子推进器产生这些离子后，可通过磁喷口，进而产生向前的推进力，飞行速度可达到每秒90公里，远超目前的深空探测器，可实现快速抵达火星。

中国进展

离子喷气发动机

2016年1月，中国航天科技集团公司第五研究院502所专家向客户展示了新一代离子喷气发动机。此款离子发动机的加速度可达30公里/秒。但研制人员称，可将这一指标提高至少30%。中国将成为世上首个在高环地轨道卫星上测试最新技术的国家，但卫星的具体发射日期尚不知晓。

中国航天科技集团公司第五研究院502所研制的某卫星磁聚焦霍尔电推进系统，顺利完成交付，其性能指标满足总体要求，将实现电推进系统在高轨卫星上的首次飞行验证。该系统采用新一代霍尔电推进技术，代表着国际上目前的主流发展方向，可广泛应用于中国新一代通信、全推进等卫星平台。其研制成功实现了此类系统在高轨卫星上的集成应用，提出了覆盖产品、分系统、整星的完整电推进安全性技术。

与中国第一代霍尔电推进系统相比，新一代磁聚焦霍尔电推进技术在比冲、效率、羽流发散角等方面具有显著优势。相比国外同类产品，502所磁聚焦霍尔推力器主任设计师毛威表示，此套电推力器在比冲、效率等方面性能指标可提升20％以上。目前，国际上新一代磁聚焦型霍尔电推进仅完成地面验证，尚未完成在轨飞行。502所磁聚焦霍尔电推进系统主任设计师高俊表示：“此套磁聚焦霍尔电推进系统的研制将打破这一现状，实现电推进系统首次在高轨卫星上进行飞行验证。

3、工作原理

其原理是先将气态工质电离，并在强电场作用下将离子加速喷出，通过反作用力推动卫星进行姿态调整或者轨道转移任务。离子推力器具有比冲高、效率高、推力小的特点。与传统的化学推进方式相比，离子喷气发动机需要的质量小，系统可靠性高，是一种已经进入实用化的太空推进技术。

4、实际应用

离子喷气发动机主要用于深空探测器和通信卫星等航天器，比如黎明号就使用了离子推进器前往谷神星。