随着空间电推进技术的发展和全电推进技术的提出,电推力器逐渐由单一的辅助推进扩展到了主推进,其功能从单一化迈向了多元化。传统霍尔推力器由于自身结构及功能的限制,已无法满足未来航天器的多样化推进任务需求,发展具有宽范围工作特性的霍尔推力器技术刻不容缓。实现推力器宽参数范围高效工作的核心科学问题是推力器电离加速过程中等离子体分布的调控问题,最关键的着手点则在于确保宽范围条件下工质的充分电离。基于此,本文设计了一款适用于宽参数范围工作的霍尔推力器原理样机,并就其宽范围工作特性开展了系列研究和探索,具体开展的主要工作如下:首先,本文以充分电离准则为理论基础,以适用于宽流量范围工作为核心目标完成了推力器原理样机HEP‐100WR的设计。通过多磁极多线圈的磁路结构实现了磁场多自由度的灵活调控,其中磁场可轴向大范围移动的特征为有效控制电离区轴向位置奠定了基础。同时,连续渐扩的陶瓷通道结构提供了线性变化的通流截面,其与轴向位置可变的磁场相配合,有助于优化电离过程。通过实测验证,依据所提出的磁路调控方法,可以顺利获得所需目标磁场。其次,通过PIC仿真手段研究了HEP‐100WR的电离加速过程及性能表现。发现通过调控磁场峰值的轴向位置可以有效控制电离区位置,当电离发生在通道内部通流截面较小的区域时电离效果大幅度提升。但较长的加速区间和较小的磁场曲率导致离子加速过程中壁面损失严重,使得低流量工况性能在磁场峰值内移后并未有明显提升。再次,通过实验手段掌握了HEP‐100WR的性能变化规律,并结合探针测得的羽流参数对其内部机理进行了分析。发现HEP-100WR具有唯一的最优磁场位置工况点,且此时磁场峰值位置位于通道出口附近。与等截面通道霍尔推力器相比,HEP-100WR在中高流量工况下性能较佳,低工况性能表现并不理想。究其原因,二者均与工质的充分电离和离子的壁面碰撞损失密切相关。此外本文还关注了HEP-100WR的放电稳定性,实验结果表明该推力器在此方面具有优势。最后,为改善HEP-100WR的低流量工况性能,研究了通道构型对HEP-100WR放电特性的影响。发现增加通道直筒段长度可以提高通道内气体密度,促使高气体密度区域外延,有效促进工质的电离和电离区的外移,进而全面提高HEP-100WR的放电性能,然而此方式仅在低流量工况下效果明显。当推力器工作在中高流量工况时,通道内等离子体密度大幅度升高,离子的壁面损失迅速增加,电子近壁传导效应也会增强,进而使得推力器放电性能表现不佳。同时,陶瓷通道直筒段长度具有一个最优值,过短则难以提升电离和电离区外移效果,过长则会加剧离子的壁面碰撞损失,当HEP-100WR工作在最优通道构型下时,推力器宽范围工作性能及稳定工作区间均有明显提升。