微小卫星技术的快速发展引发了对空间推进系统轻量化技术的迫切需求,因此小功率航天发动机的研究迫在眉睫。霍尔推力器是一种结构简单,质量小,比冲高,寿命长的电推进装置,是满足微小卫星航天任务的重要选择。小功率圆柱形霍尔霍尔推力器(CHT)在设计过程中存在效率低,壁面等离子体溅射严重等问题,本文在哈尔滨工业大学等离子体推进实验室设计的小功率CHT的基础上进行一系列的优化,研究其放电特性,提高推力器的性能及寿命。首先,本文提出了一种导磁阳极结构,该结构通过调整阳极材料以及结构,改变放电通道内的磁场分布,引导穿越阳极边界的特征磁力线与壁面相交,使壁面呈高电位,排斥离子,提高推力器性能及寿命。通过非导磁阳极结构与导磁阳极结构的对比实验,分析导磁阳极结构对推力器性能及寿命的影响,另外,通过PIC仿真手段分析导磁阳极结构对推力器电离加速特性的影响,并通过仿真手段统计通道壁面等离子体沉积,以此说明导磁阳极对推力器性能及寿命的影响。其次,我们通过仿真手段研究导磁阳极结构小功率CHT特征交点与陶瓷通道的匹配关系。利用FEMM二维磁场仿真软件改变阳极的径向尺寸,使穿越阳极边界的特征磁力线与陶瓷通道的交点距陶瓷通道底部距离呈四等分位置,利用PIC仿真分析特征交点位置对推力器放电通道内电离加速过程以及壁面能量沉积的影响。再次,本文通过实验手段分析通道直径,通道长度对导磁阳极小功率CHT性能的影响,并采用了变截面通道的设计方法,分析变截面通道设计对推力器性能的影响。通过以上实验结果的分析研究推力器工作的最佳通道尺寸。最后,我们提出了一种涡旋出气方式,通过改变推力器阳极出气孔的周向角度,使工质气体在放电通道内形成一种周向涡旋的扩散方式。利用COMSOL有限元分析软件仿真研究涡旋出气方式对推力器放电通道内中性气体密度分布的影响,并通过涡旋出气方式与径向出气方式下的对比实验,研究涡旋出气方式对推力器性能的影响。另外,本章进行了综合性能测试实验,结合导磁阳极设计方案,变截面设计方案,涡旋出气设计方案等对推力器进行优化,对比分析综合性能优化方案对原小功率CHT性能及寿命的影响。