航天电推进真空电弧推力器结构设计

　　真空电弧推力器作为空间电推进系统的核心执行部件，主要应用于微小卫星轨道保持、星座组网相位调整、深空探测探测器主推进等场景，相比传统化学推进系统，其具备比冲高、推进剂消耗少、系统总重低的显著优势，能够大幅降低航天器发射重量，延长在轨服役寿命。该推力器整体采用同轴圆柱式布局，主体段为多层套筒嵌套结构，外层通过四根沿周向均匀分布的拉杆完成各段腔体的轴向压紧，避免高温工作状态下连接结构出现应力松弛导致的密封失效，拉杆两端通过六角螺母锁紧，安装时可根据密封件压缩量调整预紧力矩，适配不同材质密封垫片的压缩比要求。

　　喷管段采用收敛-扩张型面设计，内壁型线经过流场仿真优化，能够将电弧加热后的高温等离子体充分膨胀加速，将热能高效转化为定向喷射动能，喷管与主腔体通过法兰螺栓连接，法兰面设置密封槽，可兼容金属密封与非金属密封两种方案，满足不同真空度工况下的密封要求。介质入口段设置多组不同规格的管接头，分别对应推进剂供给、冷却介质循环、电弧引接线缆接入的接口需求，不同接口采用差异化的接头规格与安装方位，避免总装阶段出现管路接反的问题，侧向布置的接头采用径向安装形式，能够减小推力器整体轴向长度，适配航天器紧凑的安装舱位边界。

　　线缆引出端采用弯向侧方的防护结构，外层设置绝缘防护套，避免线缆与高温腔体直接接触导致绝缘层老化破损，同时弯曲走向能够适配舱内线缆的布线走向，减少线缆弯折应力。从设计逻辑来看，该结构优先考虑了航天产品的装配工艺性，所有连接紧固件均采用标准规格，无需定制特殊工装即可完成总装拆解，各段腔体采用模块化拆分设计，可根据不同推力等级需求更换对应尺寸的放电腔段与喷管段，无需重新设计整体结构，大幅缩短衍生型号的开发周期。安装边界方面，推力器主体可通过底部的两个支撑脚完成与安装基板的固定，支撑脚设置长条形安装孔，可补偿安装面的加工误差与热变形位移，安装时需保证推力器轴线与航天器推力轴线重合度偏差在允许范围内，避免产生额外的姿态干扰力矩。

　　工作过程中，推进剂从入口进入放电腔后，被电弧加热至数万度高温形成等离子体，经喷管加速喷出产生推力，结构设计上充分考虑了高温区域的热防护，外层拉杆与高温腔体之间设置绝缘隔热衬套，避免热量传递至外部安装结构，同时各段连接位置预留热膨胀间隙，防止高温工作状态下结构出现热应力变形。该结构的细节处理充分考虑了空间环境的使用要求，所有外露棱角均做倒圆处理，避免总装过程中划伤操作人员或损坏相邻部件，接头位置设置防松结构，能够承受发射阶段的振动冲击载荷，不会出现连接松动导致的介质泄漏问题。