基于尺寸优化的霍尔推力器磁路设计方法研究

针对当前霍尔推力器磁路设计主要依靠经验进行人工调节的现状，本文建立了高效率高质量的磁路优化设计方法，解决逐次调节单个磁路尺寸效率低，无法满足日益精细化磁场需求的问题.通过调研经过飞行验证的推力器，明确磁场参数描述方式及范围，提炼出了霍尔推力器设计的磁场准则；在此基础上，采用基于有限元方法的尺寸优化，将磁场要求嵌入磁路优化的约束中；在多约束算法的自动寻优下完成磁路设计.选取具有双磁屏的典型磁路结构形式作为初始磁路，以1.35 kW级推力器进行验证，结果表明，优化后磁路质量减轻34.9%,励磁功率减小5.6%,磁倾角从最大超过20°减小到6°以内，对称性得以改善，最大磁场强度增加8.3%,磁场梯度提高6.4%.本文提出的基于尺寸优化的磁路设计方法适用于各功率级霍尔推力器，允许磁场需求参数在较宽范围内变化并支持同时调节数十个关键尺寸，优化磁路较好地满足了磁场设计需求.