航天技术的发展对推力技术提出了要求。不同于传统的化学推进,电推进技术在越来越多的航空任务中发挥重要作用,其中以离子推力器和霍尔推力器最为成熟。本文研究了这两种推力器中都使用的一个基础部件,即空心阴极。该部件为推力器提供电子源,或电离气体以产生离子,或作中和器中和喷出的离子。电推进技术与化学推进最大的不同就是推力小且精确可控。考虑到电推力器特殊的工作环境和较长的工作时间,空心阴极工作状态的好坏直接影响到电推力器的表现。本论文着重研究了空心阴极的点火过程,主要内容包括:1、采用ANSYS软件模拟计算了空心阴极的温度分布和热辐射情况。针对不同的结构进行了计算,指出了空心阴极结构参数设计的原则。2、采用Opera3D软件模拟计算了空心阴极内部的电位分布,说明了初始电离产生的依据。3、制作装配了空心阴极组件,并进行了点火测试。点火测试正常后进行了点火过程中的空心阴极的温度和电流测试。通过改变工作参数,研究了气体流量和点火电压对空心阴极点火的影响。本论文通过实验得出以下结论。点火后,随着气体流量的增加,阳极电源维持相同电流所需的电压下降,是因为气体流量增加后增大了阴极内的等离子体密度。点火过程中,随着点火电压和气体流量的增加,点火温度降低。因为气体增加或电压增高,提高了电离碰撞的概率,进而等离子体密度增大,更有利于触发点火。然而气体流量过大时,电子平均自由程缩短,可导致电离的非弹性碰撞概率变小,触发点火需要更高的电流,不利于点火。因此需合理设置气体流量在一定范围,同时在不浪费能量的前提下以较低的点火电压触发点火,方能提高点火效率,节省能源。