转自航空港 暴力英雄

传统的航天推进技术是利用化学能将运载器送入预定空间轨道和实现航天器在轨机动的技术，主要是指液体和固体化学推进。
从1926年美国人戈达德(Goddard R. H.）研制成以液氧/汽油为推进剂的液体火箭发动机至今，化学推进已经有近80年的发展历史，目前其理论体系和应用技术基本成熟，发射基地和地面测控系统等配套设施健全。
化学推进最突出的特点是可以提供大推力，一直以来是航天领域使用最多的推进技术，而且在可预见的将来仍是重要的航天推进技术。

由于能量密度低，利用化学推进需要携带大量的燃料。
目前液体和固体火箭发动机所携带的燃料，要占到总重量的90%以上，而有效载荷只占1%~1.5%，将1千克的载荷送入轨道的费用达上万美元。
同时，现在的运载工具需要有2~3级火箭持续加速才能将航天器送入轨道，这样就导致了化学推进效费比低、系统可靠性降低等。化学推进需要消耗大量燃料，且不能将航天器加速到足够的速度，这是无法满足深空探测要求的。

　　新型推进技术是相对传统的化学推进技术而言的，是指航天推进基本原理或能源方式不同于化学推进的非化学推进。目前，世界各国正在竞相研究各种新型推进技术，以满足未来太空探索的需要，而电推进就是目前各国开发的重点之一。
其实电推进的理论研究始于20世纪初。
1906年戈达德就提出了用电能加速带电粒子产生推力的想法，之后和他的学生进行了初步的试验。
1911年，俄国科学家齐奥尔科夫斯基也设想用电能获得高速运动的粒子作为火箭的动力。
从1940年代中期到1950年代中期，美国和苏联科学家各自提出了多种类型的电推进器方案和理论，不但初步从理论上完善了电推进理论，还论证了电推进的可行性。由于当时受到航天器上电源的限制以及冷战期间苏美两国将更多的注意力放在了传统化学火箭发动机上，电推进并没有进入工程研制阶段，直到1955年后，美苏开始竟相研制电推进技术，使得电推进技术开始登上航天大舞台。

一、电推进系统组成

电推进系统主要由三部分组成：电源处理系统（Power Processor Unit, PPU）、推进剂储存与供给系统和电推进器，其典型配置如图所示。

上图是典型电推进系统示意图
电源处理系统调节来自太阳能电池板或者其它电源的电流，并按照要求输送到推力器和航天器上其它用电系统。由于电源处理系统在电推进系统中担当着重要的角色，其体积和质量通常比较大，也是电推进系统中比较复杂的分系统。前面提到，电推进发动机的推力一般较小，因此，在不降低电源处理系统性能的前提下，如何减小其体积和质量是摆在科研人员面前的一个重要课题。

推进剂储存于供给系统与传统的冷气推进系统及单组元推进系统相近，包括推进剂储箱、电磁阀、过滤器、和管路系统等。电推进系统的推进剂流量通常情况下较小而连续供给的时间很长，这给电磁阀的流量控制和防泄漏带来了困难，也增加了地面试验时流量测量的难度。
电推进器将电源处理系统输送过来的电能通过一定的方式转化为推进剂的动能，能量转化率以及性能是衡量某个推力器优劣的重要指标。

二、电推进分类及特点

根据电推进系统中将电能转化为推进剂动能方式的不同，大致可将电推力器分为3类：电热型、静电型和电磁型。
下图是电推进分类及其典型推力器

电热型推进系统利用电能加热推进剂，是最早在实验室中进行研究的电推进类型，也经常通过传统的化学火箭发动机改装而来。被加热的推进剂经拉瓦尔喷管加速喷出发动机，产生推力。
电热型推进器是几种电推进中比冲较小的，和传统化学火箭发动机比冲相当，但其优点是结构简单、价格便宜、安全可靠、操作和维护方便等。典型的电热型推进系统有电阻加热喷气推进器（Resistojet）和电弧加热喷气推进器（Arcjet）。

典型电热型推进系统原理图：电阻加热喷气推进器

典型电热型推进系统原理图：电弧加热喷气推进器