感应式脉冲等离子体推力器,是一种可大功率运行的新型电磁推进技术,其通过感应线圈激发强脉冲电磁场电离和加速推进剂,具有比冲高、推力灵活可变、无电极烧蚀等优点。感应线圈主导了回路放电、推进剂电离及感应加速等过程,是影响推力器性能的关键部件。本文围绕感应线圈的设计、分析与实验开展研究。针对一种感应式脉冲等离子体推力器工作过程,建立和完善了脉冲感应加速的一维机电模型,并引入等离子体单温度模型以描述加速过程中的等离子体状态变化。模型仿真结果在对加速过程的复现及对推力器性能的预测方面与文献数据均取得了较好一致。借助该一维机电模型,对脉冲感应加速过程进行了仿真研究。研究结果表明,加速主要由线圈电流及感应等离子体电流间的洛伦兹力产生;加速过程则主要集中在放电的前1/4周期;且在加速过程的主要阶段,等离子体温度基本维持恒定。借助该模型,分析了推力器各个参数对推力器性能的影响规律,其结果表明,参数之间具有较强的相关性,且当各个参数满足特定关系时,推力器将处于“最佳动态匹配状态”,具有最大的效率和较高的比冲;同时,减小系统寄生电感以及向线圈表面压缩推进剂总是有利于提升推力器的性能。为实现感应线圈的优化设计,结合解析理论分析、有限元仿真及试验研究等手段,对典型的平板型感应线圈展开分析,建立了其电磁特性参数的计算方法,并对线圈结构和尺寸对其电磁特性的影响规律进行了讨论。在这一过程中,结合对脉冲感应加速过程的研究,提出推力器系统“跳转”概念,并采用空载感应电场强度EN及负载感应电场强度EL评估其场击穿及电流片生成能力,同时借助这一概念,解释了预电离装置能有效降低此类推力器功率等级的原理。结合所建立的一维机电模型及感应线圈电磁特性计算方法,同时考虑场击穿和进一步电离的要求,发展了一种感应线圈的综合优化设计方法,借助该方法对国外某型IPPT进行改进,改进结果理论上优于原有设计。根据以上研究结果,参考已有文献,设计并制作了推力器原理实验装置,采用氩为工质,在连续稳定供气状态下,实现了模拟真空环境中初步的脉冲感应放电。