报告对小功率电弧等离子体发动机(arcjet)进行了实验研究,并介绍了arcjet发动机流动参数的诊断方法.报告包括arcjet发动机电源处理单元技术、实验研究和流动参数诊断方法三个部分.第一部分电源处理单元.报告首先介绍了arcjet发动机放电等离子体的物理特性和电弧物理特性对电源处理单元的性能要求.第二部分arcjet的实验研究.报告研究主要是在所建设的电推进实验系统的基础上,制定了小功率arcjet发动机的实验方案,根据文献研究并考虑了可能影响发动机工作性能的因素,设计并加工了7种不同结构、尺寸和电极材料的发动机本体并配以不同的阳极喷管,给出了发动机设计结构图.针对所设计的发动机和实验系统确定具体的实验步骤.通过对不同发动机在不同的推进剂种类、推进剂流量和输入功率等工作工况进行发动机模拟真空环境的点火实验,并实际测量其工作性能参数,得到了大量的实验数据和实验图像,分析确定了电极和绝缘材料、推进剂进气方式、推进剂种类、电弧室直径和几何尺寸、推进剂流量、输入电功率和其它工作环境等因素对发动机性能的影响,得到了优化的发动机性能.第三部分arcjet流动参数诊断方法.为了研究并明晰arcjet的内部工作物理过程,必须采用相关的技术测量和诊断其流动参数,并加以分析和判断.arcjet发动机的流动可能不是化学平衡状态或在许多情况下为热力学非平衡.例如,电子与重粒子的温度不同,或其振动状态特定能级中的粒子数偏离Boltzmann分布.其非平衡的作用使流动的描述和诊断趋于复杂,因此,除发动机热流、焓、表面温度和压力测量外,需要测量其他的流动参数.决定这些非平衡现象和其影响的测量包括:光谱技术、激光诱导荧光技术、质量光谱计、接触式测量和静电探针技术等.报告总结了测量arcjet流动过程的焓、压力、温度、速度和激发状态的粒子数方法,包括流动测量的接触式和非接触式方法.