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激光支持的脉冲等离子体推力器（Laser-Assisted Pulsed Plasma Thruster,LAPPT）作为激光推进与脉冲等离子体推力器相结合的一种新型推力器,其具有推进效率高、比冲高、工质可选择范围广、元冲量精确可控和推力易调节等优点,具备为微小卫星姿态控制、轨道机动和编队飞行等提供精确推力的功用。论文采用实验与仿真相结合的方法,系统深入地进行了LAPPT工作过程建模与仿真,开展了工质烧蚀及改性特性实验研究,探究了影响推力器性能的主要因素及工作机理。建立了带外加磁场的LAPPT工作过程仿真模型,并采用三种不同能量水平推力器的实验结果验证了仿真模型的可靠性。利用该模型研究了不同电参数、电流片初始状态参数、等离子体参数与外加磁场对推力器性能的影响,为后续推力器的设计提供了有效的理论指导。针对激光推进中常用的金属和聚合物工质,开展了纳秒激光烧蚀特性实验研究。结果表明:（1）单脉冲激光烧蚀时,聚合物的工质供给量远大于金属工质;（2）PTFE、HDPE和PMMA的烧蚀表面存在凹凸不平的不均匀结构,不利于同一烧蚀面的重复利用,因此它们并不是工质的优选对象;（3）黑色POM对激光能量较为敏感,在激光能量较低时的烧蚀量较少、电离度较低;（4）背景气压0.005Pa时的羽流前锋膨胀距离与时间成线性关系,而且羽流前锋膨胀速度随着激光能量的增加而增加;而背景气压为5Pa时的羽流前锋与背景气体交界面形成了激波,其膨胀可用S-T理论描述;（5）在等离子体羽流中观察到了可见羽流分裂现象,而且羽流分裂现象在任意背景气压下都存在,同时分析了羽流分裂现象存在的必然性;此外,还发现聚合物的羽流分裂程度要高于金属;（6）黑色PVC的激光烧蚀面较均匀,即使在较低的激光能量下也能保持较高的单脉冲烧蚀质量;因此,黑色PVC可以作为推力器的优选工质。针对铝粉微粒与PTFE微粒界面之间粘结性低的问题,研究了掺杂不同粘结剂和偶联剂的Al/PTFE复合工质的烧蚀特性。使用优选出的制备方法,制备了不同比例的Al/PTFE复合工质,并对其进行了纳秒激光烧蚀实验。实验结果表明:（1）粘结剂不能改善铝粉微粒与PTFE微粒界面之间的粘结性,而聚酰亚胺降低了Al/PTFE复合工质的反应条件;（2）偶联剂KH560可以有效抑制工质被激光烧蚀时以剥蚀的方式被烧蚀的比例,并通过实验研究揭示了偶联剂KH560抑制烧蚀机理,即偶联剂KH560与铝粉在改性时发生了化学键合作用;（3）在PTFE中掺杂一定比例的Al,可以提高同等激光能量条件下推力器的工质供给量和激光烧蚀均匀性;（4）针对纳秒激光烧蚀Al/PTFE等离子体膨胀动力学的研究表明,激光烧蚀Al/PTFE等离子体羽流的膨胀过程可以分成三个不同阶段,这种烧蚀现象目前还未见文献报道。在PTFE中掺杂的Al会阻挡部分激光向工质内部透射,从而降低工质对激光的吸收深度。在短脉冲激光烧蚀情况下,Al与PTFE的反应速率在还原剂略高于氧化剂时最佳。与背景气压0.005Pa相比,当背景气压为5Pa时,等离子体羽流整体光强较弱、尺寸较小、存留时间较短。针对飞秒激光烧蚀不同阶段的物理过程,将双相延迟模型分别与不同阶段的能量守恒方程相结合,建立了相应的双曲型热传导方程,并在其中耦合等离子体膨胀和屏蔽模型,建立了一种飞秒激光烧蚀金属模型。利用该模型分析了等离子体屏蔽、延迟时间比值、激光能量密度与靶材初始温度对飞秒激光烧蚀特性的影响,通过与文献中实验结果的对比验证了模型的有效性。结果表明:（1）等离子体屏蔽和延迟时间比值对飞秒激光烧蚀过程有重要影响,飞秒激光烧蚀机制以相爆炸为主;（2）飞秒激光烧蚀的热影响区域较小,而且热影响区域的大小受激光能量密度的影响较弱;（3）通过提高靶材初始温度,可以有效降低相同工质供给量条件下的激光能量密度,从而降低推力器对激光器的要求;提高靶材初始温度,可以有效降低相爆炸阈值能量密度。基于推力器性能仿真和工质烧蚀特性的研究结果,设计了一台储能元件、工质、极板材质与结构参数均便于调节的推力器实验样机。深入研究了陶瓷隔离板、电参数、极板形状、阳极构型及工质对推力器放电特性、放电参数以及放电等离子体时空演化过程的影响。结果表明:（1）陶瓷隔离板可以有效避免放电电弧对工质的烧蚀,抑制滞后烧蚀的产生;（2）放电通道内工质的电离和加速效果最为显著的时间为放电的第2个半周期;（3）随着初始电压的增大,单位放电能量产生的推进性能先增加后趋于平稳,然后继续增加;附着等离子体电弧的存在对推力器性能的提高有着重要影响;（4）采用小电容高电压的配置有利于推进性能的提高;（5）在矩形、梯形和舌形极板中,舌形极板可获得最佳的推进性能,其主要通过增加电感梯度获得比其它两种极板形状更佳的推进性能;（6）设计了一种新型分块阳极式LAPPT,通过实验证明了其优越性,掌握了分块阳极构型提高推力器推进性能的原因,即通过限制阳极附弧点向阳极末端运动的速度来提高极板间的电流密度,进而提高推力器的性能;（7）PVC工质利用率高于20%Al80%PTFE;工质的改变会使LAPPT的放电延迟时间、电离程度、电离产物等存在差异。