中文摘要：

先进的离子推进系统几乎可以用于目前所有的空间推进任务，其高比冲所带来的收益将大大提高航天器的总体性能。在离子发动机中，等离子放电室的离子束抽取发射是最为重要的过程，因为它决定了发动机的工作状态。针对此过程国外研究较少，其物理过程仍未全部明白。施加束加速电压后的瞬时现象是其最关键的问题。项目主要研究瞬时过程的离子束抽取能力问题、腐蚀污染问题、瞬时散射离子冲击引起的大电流限制控制问题及瞬时状态离子束冲击产生的飞溅物质引起剥落和不希望的高电压破坏问题，希望在推力/功率比不变的情况下，找到降低加速离子的能量消耗和放电室电压、提高放电室效率和比冲的方法。项目拟采用数值模拟仿真和实验研究相结合的方法对以上问题进行深入、细致的研究和分析。

结论摘要：

先进的离子推进系统几乎可以用于目前所有的空间推进任务，其高比冲所带来的收益将大大提高航天器的总体性能。在离子发动机中，等离子放电室的离子束抽取发射是最为重要的过程，因为它决定了发动机的工作状态，其物理过程仍未全部明白。栅极间的等离子体流动过程是其最关键的问题。项目主要对施加束加速电压后的等离子体流动过程、离子束抽取过程以及放电室等离子体的离子发射过程、鞘层形成机理等进行了数值仿真和实验研究。数值仿真得到了栅极间的电场分布、氙离子的空间分布以及栅极电流等，并将其与实验测得的结果进行了对比和分析。此外还对加速栅极下游氙离子和中性原子之间的电荷交换碰撞过程以及由此引起的栅极腐蚀进行了数值模拟计算，分析了腐蚀的形成机理，并使用基于图像处理的DFF方法对腐蚀深度进行了测量。