磁流体动力学(Magnetohydrodynamic，简称MHD)动量轮是航天器姿态控制系统的一种执行机构，兼具带宽大、体积小、重量轻、寿命长、精度高、抗冲击等特性，适合在空间条件下工作，能够满足小卫星对执行机构的精度要求。研发MHD动量轮对于航天器及有效载荷微振动的主动控制技术具有重要意义。
　　本文基于理论模型对MHD动量轮的工作特性进行分析，完成了轴向磁场MHD动量轮的机械结构设计、加工、装配、仿真及相关测试工作。研究内容主要包括以下方面：
　　1．基于传递函数模型，通过阶跃响应和斜坡响应研究了MHD动量轮的工作特性，总结出MHD动量轮的两种控制模式，对其性能指标进行定义并提出设计要求。
　　2．完成了MHD动量轮的机械结构设计，对电流和磁场的空间走向进行了布局。根据设计要求确定了MHD动量轮的关键参数，在此基础上完成了磁路结构设计、电极结构设计、灌装密封设计和其它辅助零件的设计。基于动量轮的设计结果，对其重要指标进行了核算。
　　3．针对MHD动量轮机械结构的设计结果，基于有限元分析软件，对磁场性能和流体运动特性进行了仿真验证。利用AnsoftMaxwell定量分析了流体环所在工作区域的磁感应强度、磁场均匀性和动量轮的漏磁性能。针对单永磁体轴向磁路磁场均匀性差的问题，提出了一种高磁场均匀性的复合轴向磁路，通过仿真验证了该磁路的有效性。利用流场仿真软件Fluent中的MHD模块，仿真出了导电流体在直流和斜坡电压下的运动特性，从而获得动量轮各项性能指标的仿真结果。将仿真结果与设计要求进行对比，验证了结构设计的合理性。
　　4．完成了MHD动量轮原理样机的加工和装配，并对其进行了性能测试。研究了流体转速的间接测试方法，设计了相应的实验装置、激励信号以及数据处理方法。在标定出装置总体转动惯量和气浮台摩擦力矩系数的基础上，测试出了MHD动量轮的实际幅频响应曲线、非线性误差和功率特性。根据幅频响应的测试结果进一步估算出MHD动量轮的其它性能指标。将测试结果与设计要求进行对比，验证了结构设计的合理性。