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HIPATIA：一个旨在将螺旋等离子推进器及其相关技术发展到中高 TRL 的项目
HIPATIA（用于太空应用的 Helicon PlasmA 推进器）项目最近获得了欧洲委员会 H2020 拨款，用于开发 Helicon Plasma 推进器及其相关技术。HIPATIA 项目的目标是验证基于 HPT 技术的电力推进系统的功能和性能，以应用于非地球静止卫星星座和其他小型航天器。该联盟由 SENER Aeroespacial 牵头，马德里卡洛斯三世大学、空中客车防务与航天公司、法国国家科学研究中心和先进空间技术公司也参与其中。合作伙伴为 HIPATIA 带来了电力推进 (EP) 系统开发、集成和测试方面的坚实背景。 HPT 是一种射频等离子推进技术，有望提供良好的性能水平，同时消除迄今为止困扰 EP 系统的许多设计和制造问题（电极、高压电子设备和复杂制造）。鉴于 HPT 技术的设计相对简单而坚固（没有栅极和阴极），HIPATIA 有可能为大型小型卫星群提供经济高效的解决方案。除非完整的 EP 系统已证明其集成和操作一致性，否则高 TRL 中破坏性推力器的影响不会实现。HIPATIA 将把 HPT 的开发状态推进到 TRL6-7，但它也将面临完整 EP 系统的集成挑战，该系统由 HPT 推力器单元 (TU)、为其供电的射频和电源单元 (RFGPU) 和控制推进剂压力和质量流量的推进剂流量控制单元 (PFCU) 组成。该系统将根据市场需求进行集成和验证。开发活动将辅以研究和实验任务，以提出设计行动来提高 HPT 性能。本文回顾了小型平台太空推进的市场需求，分析了对基于 HPT 的推进子系统的需求和要求。将讨论 HIPATIA 项目中要开发和集成的技术的现状。从这一点开始，本文探讨了联盟在 2022 年将基于 HPT 的推进子系统提升到 TRL6 的研究和开发计划。关键词：螺旋等离子推进器、HIPATIA、H2020。
螺旋推进器等离子体建模：二维流体……
假设螺旋天线发射所吸收的功率已知，推导了螺旋推进器腔内磁化等离子体流的轴对称宏观模型。从设计和操作参数的角度讨论了电离、约束、亚音速流和生产效率。获得了理想等离子体条件的解析解和简单的缩放定律。然后将腔模型与外部磁喷嘴模型匹配，以表征整个等离子体流并评估推进器性能。评估了热、电和磁对推力的贡献。能量平衡提供了腔和喷嘴中离子和电子之间的功率转换，以及光束功率、电离损失和壁面损失之间的功率分配。评估了推进器的效率，并确定了效率低下的主要原因。喷嘴中无碰撞电子群的热力学行为被认为是鲜为人知的，并且对于完全等离子体膨胀和良好的推力效率至关重要。 VC 2013 美国物理学会。[http://dx.doi.org/10.1063/1.4798409]