霍尔效应推进器

霍尔效应驱动器或霍尔效应驱动器，是一种离子推进器，其中磁场通过阻止电子到达阳极来提高效率。 使用这种类型的离子源，即使输出功率高达 100 kW，也可以实现高推力效率和长使用寿命。 然而，以前用于航天器的发动机只能提供 100 到 1000 W 的功率，产生 10 到 100 mN 的推力。

与其他离子发动机一样，氙通常用作支撑质量，其正离子通过电场加速到 10 至 80 公里/秒之间的速度。

最初，不同的研究小组尝试了类似的设计，并为其建立了不同的名称：

• 具有宽加速通道的驱动器：engl。 固定等离子推进器 (SPT)
• 在狭窄的加速通道中行驶：engl。 阳极层推进器 (TAL)

两种类型的共同点是一侧开口的环形间隙，在 TAL 的情况下形成一个完全金属的空心阳极。 使用 SPT，阳极被限制在通道底部，而侧壁是陶瓷的，例如来自氮化硼。 材料的选择对发动机的使用寿命具有决定性意义。 用作支撑物质的气体在通道底部计量加入。 通道被磁铁系统同心包围，磁铁系统通常由线圈构成，但偶尔也会使用永磁体。 磁场大致沿径向穿过通道。

电子从放置在外部的阴极发射。 由于空间电荷，它们主要跟随离子束并将其中和。 一小部分被加速电压拉向阳极。 磁场将它们引导到通道前面和通道中的圆形路径上，从而电子的轨道速度以静电和洛伦兹力相互补偿的方式进行调整（就像在霍尔效应中一样，因此得名引擎）。 电场位于阳极和环绕电子的空间电荷之间。 碰撞电离产生更多的自由电子和离子。 在阳极方向短暂下降后，二次电子具有圆形轨道速度，碰撞电子的能量损失通过阳极方向的漂移来补偿。

漂移电流相对较低这一事实对于发动机的能量效率很重要。 更高的环电流对于尽可能完全电离支撑质量很重要，因为在真空中操作时，气体密度太低，一些离子无法通过碰撞夹带中性气体。电场使离子轴向加速离开间隙。 由于它们的质量高出数千倍，它们的速度远低于电子，因此它们几乎不会影响磁场。 尽管如此，10至80公里/秒的出口速度远高于传统化学发动机的出口速度。

经过多年的优化，已经实现了推力效率超过50%的飞行模型，这就是使用这些发动机如此具有吸引力的原因。 实验模型已经实现了高达 75% 的效率。