中国物理学会第二十七届全国静电学术年会

电晕和介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)等放电形式无需运动部件即可将电能转化为气体动能，在特种环境中的推进、流动控制等领域具有广阔应用前景。本文针对针-环结构等离子体发生器，研究了其离子风及推力特性。结果表明，负极性下的平均推力密度高达9.43N/m²，且绝对推力大于正极性。原因可能为：负极性下O₂形成的大量负离子有利于增强动量传递过程。由推力-电流曲线估计正、负离子迁移率分别为1.3~2.9和0.7~2.7 [cm²/(V·s)]。环电极出口处最大风速达4.8m/s，对应局部等效推力密度约14.90N/m²。此外，将DBD结构置于模拟火星大气(1kPa CO₂)环境中，研究了DBD等离子体在高压电极后方诱导的纵向离子风分布，发现电极后方10mm处的近壁面风速达1.5m/s，与地面空气中的风速接近，对应局部等效推力密度约22.4mN/m²。随着与壁面距离的增加，风速逐渐降至0.6m/s以下。分析认为，低压环境下DBD诱导离子风及其推力的机制具有重要研究价值，可为未来地外无人机的推力提升和外部流动控制提供科学依据。

离子风；推力密度；离子迁移率；火星大气