脉冲等离子体推力器(PPT)具有比冲高、结构简单、控制方便灵活、能在低功率下稳定工作等特点,可以满足小卫星,尤其是质量小于100kg的小卫星对系统提出的低功耗和低质量等严苛要求,在卫星微小型化的发展趋势下,有着良好的应用前景。但过低的推力效率(通常<10%)一直为使用者所诟病,阻碍PPT的应用。过去50多年,PPT的研究者们为了提高PPT的推力效率,做了很多努力,但是收效甚微。故本文对脉冲等离子体推力器的放电过程进行研究,提出了二次放电方案,期望能提高PPT推力效率,为高性能PPT的设计提供参考。本文对经典的单脉冲放电PPT的放电过程进行了实验研究。在4种不同放电电压下进行放电实验,测量PPT的电压电流和推进剂烧蚀质量,估算推力性能,分析了PPT在不同工况下的推力性能参数情况。实验结果表明,PPT极板间距和储能电容容值为定值时,随着电容电压和放电能量的增加,推力器的元冲量、比冲、单次放电的烧蚀质量和推力效率都增加。但是推力效率在四种工况下都非常低,不足10%。本文设计了双极板PPT,并进行了PPT二次放电实验。将放电能量分配到两个电容上,在不同极板释放,第二次放电由一级放电的等离子体触发。对双极板PPT的推力性能进行了测量,实验结果表明,与原单脉冲放电PPT相比,双极板放电设计能提高PPT的元冲量、比冲和推力效率。对4种不同工况和3种绝缘通道长度下的双极板PPT的推力性能进行了测量,结果显示,随着双极板PPT第二电容能量电压增加,推力效率和比冲有明显增加,元冲量稍有增加,而增长绝缘通道长度会使推力性能下降。特别地,二次放电方式显著提升了PPT的比冲和推力效率。本文对二次放电PPT工作过程进行了模拟仿真。建立了单电流片二次放电PPT机电模型,对实验的四种工况进行了仿真研究,并与实验结果进行了对比分析。用模型预测了样机参数改变时PPT的推力性能情况。