CN102782320B - 霍尔推进器及宇宙航行体及推进方法 - Google Patents

霍尔推进器及宇宙航行体及推进方法 Download PDF

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Abstract

在霍尔推进器（10）中，加速通道（12）使流入环状的放电空间（11）内的推进剂电离而生成离子，加速并排出所生成的离子。分配器（37）从沿周方向排列的多个孔（13）经由贯通至加速通道（12）的放电空间（11）的阳极（14）、将根据孔（13）的位置而量不同的推进剂供给至加速通道（12）的放电空间（11），由此，在周方向上，在加速通道（12）的放电空间（11），产生在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域。此时，对于加速通道（12）的放电空间（11）内的推进剂的流量，分配器（37）将推进剂流量多的区域内的推进剂的流量与推进剂流量少的区域内的推进剂的流量之差调节为5~15%的范围内。由此，降低霍尔推进器（10）的放电电流振动的工作参数的区域宽度扩大。

Description

霍尔推进器及宇宙航行体及推进方法
技术领域
本发明涉及霍尔推进器及宇宙航行体及推进方法。本发明尤其涉及抑制放电振动的霍尔推进器（Hall thruster）。
背景技术
作为人造卫星或宇宙探测器等宇宙航行体的轨道控制或姿势控制所使用的电推进机的一种，已知利用等离子体来产生推力的霍尔推进器（参照专利文献1~11）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－88931号公报
专利文献2：日本特开2007－257842号公报
专利文献3：日本特开2007－250316号公报
专利文献4：日本特开2007－177639号公报
专利文献5：日本特开2007－120424号公报
专利文献6：日本特开2007－23914号公报
专利文献7：日本特开2006－136057号公报
专利文献8：日本特开2006－136056号公报
专利文献9：日本特开2006－125236号公报
专利文献10：日本特开2005－282403号公报
专利文献11：日本特开平5－240143号公报
非专利文献
非专利文献1：Zhurin, V. V.、Kaufman, H. R.以及Robinson, R. S.：Physics of closed drift thrusters（闭合漂移推进器的物理），Plasma Sources Science and Technology，8（1999），R1-R20
非专利文献2：荒川义博、小紫公也、平川美晴：霍尔推进机（ホール推進機），日本航空宇宙学会论文集，46（1998），pp.146-153
非专利文献3：Tahara, H.：Research and Development of Hall-EffectThrusters at Osaka Institute of Technology（大阪工业大学的霍尔效应推进器的研究与开发），AIAA Paper 2008-5086，2008
非专利文献4：Choueiri, E. Y.：Fundamental Difference between the Two Hall Thruster Variants（两个霍尔推进器异体之间的根本差别），Physics of Plasmas，8（2001），pp. 5025-5033
非专利文献5：Garner, C. E.、Brophy, J. R.、Polk, J. E.、Semenkin, S.、Garkusha, V.、Tverdokhlebov, S以及Marrese, C.：Experimental Evaluation of Russian Anode Layer Thrusters（俄罗斯阳极层推进器的实验评价），AIAA Paper 94-3010，1994
非专利文献6：Semenkin, A.、Kochergin, A.、Garkusha, V.、Chislov, G.以及Rusakov, A.：RHETT/EPDM Flight Anode Layer Thrusters Development（RHETT/EPDM飞行阳极层推进器开发），IEPC Paper 97-106，1997
非专利文献7：Yamamoto, N.、Komurasaki, K.以及Arakawa, Y.：Discharge Current Oscillation in Hall Thrusters（霍尔推进器中的放电电流振荡），Journal of Propulsion and Power，21（2005），pp. 870-876
非专利文献8：古川刚、宫坂武志、藤原俊隆：影响霍尔推进器的低频振动控制的推进剂预热效果实验（ホールスラスタの低周波数振動制御に及ぼす推進剤予熱効果実験），日本航空宇宙学会论文集，50（2002），pp. 325-329
非专利文献9：Nejoh, Y.、Maruko, Y.、Yamamura, Y.以及Tahara, H.：Investigation of Ion Current Oscillations and Erosion of the Wall with Crossfield Ion Transport in Hall Thrusters（霍尔推进器中的利用交叉场离子传输的离子电流振荡和壁的侵蚀的调查），ISTS Paper 2009-b-13，2009
非专利文献10：横田茂、安井伸辅、熊仓贤、小紫公也、荒川义博：阳极层型霍尔推进器内部的鞘构造和放电电流的数值解析（アノードレイャ型ホールスラスタ内部のシース構造と放電電流の数値解析），日本航空宇宙学会论文集，54（2006），pp. 39-44
非专利文献11：Boeuf, J. P.和Garrigues, L.：Low frequency oscillations in a stationary plasma thruster（稳态等离子体推进器中的低频振荡），Journal of Applied Physics，84（1998），pp. 3541-3554
非专利文献12：Choueiri, E. Y.：Plasma oscillations in Hall thrusters（霍尔推进器中的等离子体振荡），Physics of Plasmas，8（2001），pp.1411-1426
非专利文献13：Fife, J. M.、Martinez, S. M.以及Szabo, J.：A numerical study of low-frequency discharge oscillations in Hall thrusters（霍尔推进器中的低频放电振荡的数值研究），AIAA Paper 97-3052，1997
非专利文献14：Marchandise, F. R.、Biron, J.、Gambon, M.、Cornu, N.、Darnon，F.以及Estublier, D.：The PPS 1250 qualification demonstration 7500h on ground, about 5000h in flight（PPS 1350的地面7500h、飞行大约5000h的资格论证），IEPC Paper 2005-209，2005
非专利文献15：Tamida, T.、Nakagawa, T.、Suga, I.、Osuga, H.、Ozaki, T.以及Matsui, K.：Determining parameter sets for low-frequency-oscillation-free operation of Hall thruster（确定霍尔推进器的无低频振荡工作的参数集），Journal of Applied Physics，102（2007），pp.043304-1-6
非专利文献16：Nagao, N.、Yokota, S.、Komurasaki, K.以及Arakawa, Y.：Development of a two-dimensional dual pendulum thrust stand for Hall thrusters（用于霍尔推进器的二维双摆推力试验台的开发），Review of Scientific Instruments，78（2007），pp. 115108-1-4
非专利文献17：Yamamoto, N.、Komurasaki, K.以及Arakawa, Y.：Condition of Stable Operation in a Hall Thruster（霍尔推进器中的稳定工作条件），IEPC Paper 2003-086，2003
非专利文献18：Kim, V.、Popov, G.、Arkhipov, B.、Murashko, V.、Gorshkov, O.、Koroteyev, A.、Garkusha, V.、Semenkin, A.以及Tverdokhlebov, S.：Electric propulsion Activity in Russia（俄罗斯的电推进活动），IEPC Paper 2001-005，2001
非专利文献19：Semenkin, A. V.、Tverdokhlebov, S. O.，Garkusha, V. I.、Kochergin, A. V.、Chislov, G. O.、Shumkin, B. V.、Solodukhin, A. V.以及Zakharenkov, L. E.：Operating Envelopes of Thrusters with Anode Layer（利用阳极层的推进器的工作范围），IEPC Paper 2001-013，2001
非专利文献20：Meezan, N. B.、Hargus, Jr., W. A.以及Cappelli, M. A.：Anomalous electron mobility in a coaxial Hall discharge plasma（同轴霍尔放电等离子体中的异常电子迁移率），Physical Review E，63（2001），pp.026410-1-7
非专利文献21：平川美晴、荒川义博：使用粒子模型的电推进机等离子体的模拟（粒子モデルを用いた電気推進機プラズマのシミュレーション），日本航空宇宙学会论文集，45（1997），pp. 444-452
非专利文献22：Baranov, V.、Nazarenko, Y.以及Petrosov, V.：Azimuthal Non-uniformities in Accelerators with Closed Electron Drift（利用闭合电子漂移的加速器中的方位不均匀性），IEPC Paper 2001-018，2001。
发明内容
发明要解决的课题
霍尔推进器（参照非专利文献1~3）是通过磁场对电子的约束来保持电位梯度而进行推进剂的电离和加速的电推进机。在比推力为1,000~3,000s（秒）时，推进效率高，另外，不受空间电荷限制电流法则所导致的制约，因而与离子推进器相比而推力密度高，实现小型且轻量的推进系统。出于这些特长，作为适合于人造卫星的姿势控制或轨道间转变等近地任务的推进器而引起注意。其中，阳极层型霍尔推进器（参照非专利文献4）与现在主流的磁层型相比，实现更高的推力密度，另外，放电室短，离子到壁面的损失少，因而一般认为拥有壁面损耗少这一优点（参照非专利文献5、6），被期待以提高霍尔推进器的有用性。可是，关于阳极层型，在大部分的工作参数区域，放电电流以10~100kHz（千赫）大幅振动，存在对电源或电路施加高负荷的问题，因而仍未达到实用化。因此，降低阳极层型的放电电流振动是霍尔推进器开发中的大的课题。
至此，面向该放电电流振动现象的阐明和降低方法确立而进了行许多研究（参照非专利文献7~13）。在阳极层型中，是由于上述理由，而在磁层型中，是由于未定量地明确振动和壁面损耗的关系。近几年，例如，得到能够通过减少放电室出口面积来实现振动降低的方针（参照非专利文献7）。另外，关于磁层型，报告有通过在放电室供给以前将推进剂预热来降低振动的方法（参照非专利文献8）。最近报告有，由于长时间工作而产生的壁面损耗导致放电电流振动的大小随着时间而增大（参照非专利文献3）。另外，还进行着眼于离子的动作的振动解析的尝试（参照非专利文献9）。如果仅限于阳极层型的情况下，则空心阳极的使用（参照非专利文献6、7、10）是该振动降低对策的最具有代表性的示例，但即使在使用空心阳极的情况下，振动小的工作区域依然较窄，未达到实用化。
本发明的目的在于，例如，扩大降低霍尔推进器的放电电流振动的工作参数的区域宽度。
用于解决课题的手段
本发明的一个形态所涉及的霍尔推进器，包括：
加速通道，形成有环状的放电空间，使流入所述放电空间内的推进剂电离而生成离子，加速并排出所生成的离子；
阳极，贯通至所述加速通道的放电空间；
分配器，具有沿周方向排列的多个孔，从所述多个孔经由所述阳极、将根据孔的位置而量不同的推进剂供给至所述加速通道的放电空间，由此，在周方向上，在所述加速通道的放电空间，产生在相邻的区域间所述推进剂的流量不同的多个区域，对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，将所述推进剂流量多的区域内的所述推进剂的流量与所述推进剂流量少的区域内的所述推进剂的流量之差调节为5~15%的范围内。
发明的效果
在本发明的一个形态中，从设在霍尔推进器的分配器的多个孔经由阳极、将根据孔的位置而量不同的推进剂供给至所述加速通道的放电空间，从而在周方向上，在所述加速通道的放电空间，产生在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域。此时，对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，将所述推进剂流量多的区域内的所述推进剂的流量与所述推进剂流量少的区域内的所述推进剂的流量之差调节为5~15%的范围内。由此，所述霍尔推进器的放电电流振动降低。
附图说明
图1是示出相对于磁通量密度B的阳极层型的工作特性（放电电流Id和振动的大小Δ）变化（mtot=2.73mg/s，Vd=250V，宽度3mm的空心阳极）的图表。
图2是示出相对于磁通量密度B的阳极层型的工作特性（推进效率ηt和推力F）变化（mtot=2.73mg/s，Vd=250V，宽度3mm的空心阳极）的图表。
图3是实施方式1所涉及的霍尔推进器的剖面图。
图4是实施方式1所涉及的霍尔推进器的分割成4部分的扩散室的立体图。
图5是使用实施方式1所涉及的霍尔推进器的电路的概略图。
图6是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的振动的大小Δ（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图7是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的推进效率ηt（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图8是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的放电电流Id（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图9是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的推力F（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图10是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的推进剂利用效率ηu（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图11是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的保护环电流Ig（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图12是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的推进效率ηt和振动的大小Δ的关系（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图13是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的各流量差中的满足Δ＜0.2的最大效率点性能和包含该点的Δ＜0.2区域的磁通量密度宽度的表。
图14是示出代表性的磁层型（M）和阳极层型（A）的性能的表。
图15是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的电子电流Ie（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图16是实施方式1所涉及的霍尔推进器的周方向密度差造成的电位梯度的概念图。
图17是示出实施方式1所涉及的霍尔推进器的电子电流Ie和振动的大小Δ的关系（mtot=2.73mg/s，Vd=250V）的图表。
图18是实施方式2所涉及的霍尔推进器的剖面图。
图19是实施方式2所涉及的霍尔推进器的扩散室的立体图。
图20是实施方式3所涉及的霍尔推进器的剖面图。
附图标记说明
10 霍尔推进器；11 放电空间；12 加速通道；13、13a、13b 孔；14 阳极；15 保护环；16 内部磁极；17 外部磁极；18 底壁；19铁芯；20 侧壁；21 螺线管线圈；22、23 冷却部；24 加压室；25 推进剂注入部；26、26a、26b 端口；27、28 分隔板；29 真空室；30 阴极；31 加热器电源；32 保持器电源；33 线圈电源；34 主放电电源；35 离子收集器；36 离子收集器电源；37 分配器；38 外侧环状壁；39 内侧环状壁；40 环状空间；41 分流流路；42 合流部。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的实施方式进行说明。
实施方式1
以下，说明本实施方式的说明所使用的记号。
[数式1]
B：磁通量密度
E：电场
e：基本电荷
F：推力
I b ：束电流
I d ：放电电流
I e ：向通道流入的电子电流
I g ：向保护环流动的电流
k B ：波尔兹曼常数
m e ：电子质量
：高密度区域和低密度区域的流量差
：阳极总推进剂流量
n e 、n n ：电子数密度和中性粒子数密度
r：半径方向坐标
T e ：电子温度
V d ：放电电压
v e ：电子流速
z：轴方向坐标
Δ：振动的大小
φ：电位
η t 、η n ：推进效率和推进剂利用效率
v en ：电子和中性粒子间碰撞频率
θ：周方向坐标
τ：放电电流的测定时间
下标
A：高密度区域
B：低密度区域
此外，在文中，将高密度区域和低密度区域的流量差标明为mdif，将阳极总推进剂流量标明为mtot。
阳极层型霍尔推进器的放电特性在工作参数（磁通量密度B、推进剂流量mtot、放电电压Vd）中尤其与磁通量密度B大为相关（参照非专利文献7、10~12）。图1和图2示出施行了空心阳极导致的振动对策的阳极层型霍尔推进器的相对于磁通量密度B的工作特性变化。图1是示出相对于磁通量密度B（单位：mT（毫特斯拉））的阳极层型霍尔推进器的放电电流Id（单位：A（安培））和振动的大小Δ的变化的图表。图2是示出相对于磁通量密度B的阳极层型霍尔推进器的推进效率ηt和推力F（单位：mN（毫牛顿））的变化的图表。阳极总推进剂流量mtot是2.73mg/s（毫克每秒），放电电压Vd是250V（伏），空心阳极的宽度是3mm（毫米）。在此，振动的大小Δ和推进效率ηt由下式定义。
[数式2]
在实用化的磁层型中，通常，工作点处的振动的大小Δ是0.2左右（参照非专利文献14、15），如果是至少0.2以下的大小的振动，则能够判断为不存在实机搭载方面对电源等的负荷的问题的程度，因而在本实施方式中，以Δ＜0.2作为阳极层型的实用化必要的条件。另外，在满足该条件时，称为振动小。在图1的区域（I）和（III），满足Δ＜0.2，在区域（I），放电电流Id非常大，因而推进效率ηt低，在区域（III），推进效率ηt高，工作特性相对于磁通量密度B而灵敏地变化，稳定的区域的磁通量密度宽度也窄至44~48mT。
在本实施方式中，作为新的振动降低法，将推进剂以取决于周方向位置而不同的流量供给至加速通道。在根据通道左右的流量差的推力矢量控制的研究（参照非专利文献16）中发现了沿周方向不一样的推进剂流量造成的振动降低效果。在此，将该方法适应于阳极层型，尝试振动小的工作区域的扩大。
以下，对本实施方式的实验所使用的实验装置进行说明。
首先，使用图3和图4，对本实施方式所涉及的霍尔推进器10进行说明。
在图3中示出本实验所使用的阳极层型霍尔推进器10的剖面图。如图3所示，本实施方式所涉及的霍尔推进器10具备形成有环状的放电空间11的加速通道12、贯通至加速通道12的放电空间11的阳极14以及板状的分配器37。
加速通道12使流入放电空间11内的推进剂电离而生成离子，加速并排出所生成的离子。通过该动作而得到推力F。本实验所使用的加速通道12，内径48mm，外径62mm，长度3mm，壁面是保持为阴极电位的SUS304制的保护环15。在阳极14的上游，配置有设有多个孔13的分配器37。设在分配器37的多个孔13沿周方向排列。阳极14具有从分配器37的板面竖立设置并隔开间隔而对置配置的外侧环状壁38和内侧环状壁39。外侧环状壁38和内侧环状壁39之间的间隙构成与加速通道12的放电空间11连通的环状空间40。在本实验中，关于阳极14，使用根据过去的研究（参照非专利文献17）而被认为拥有最优异的振动降低效果的厚度1mm、宽度3mm的空心阳极。分配器37从上述多个孔13经由阳极14将取决于孔13的位置而量不同的推进剂供给至加速通道12的放电空间11，由此，在周方向上，在加速通道12的放电空间11，产生在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域。此时，分配器37对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，分配器37将推进剂流量多的区域内的推进剂的流量mA与推进剂流量少的区域内的推进剂的流量mB之差mdif调节为一定的比率。根据后述的实验结果，该比率期望是5~15%的范围内，最期望是10%。
如图3所示，本实施方式所涉及的霍尔推进器10还具备配置于中央的铁制的内部磁极16、配置于与内部磁极16相同的面的外侧的铁制的外部磁极17、铁制的底壁18、铁芯19、铁制的侧壁20以及螺线管线圈21。这些零件构成磁路。此外，各零件也可以由除铁以外的高导磁性材料制作。
内部磁极16呈圆板环形状，由沿内部磁极16的面外方向竖立设置而配置的圆柱状的铁芯19支撑。内部磁极16和底壁18由铁芯19连接。外部磁极17呈圆板环形状，由沿外部磁极17的面外方向竖立设置而配置为环状的侧壁20支撑。外部磁极17和底壁18由侧壁20连接。即，内部磁极16和外部磁极17以及底壁18由铁芯19和侧壁20支撑为鸟笼状。
在本实验中，加速通道12内的半径方向磁场Br由缠绕于霍尔推进器10中心轴的铁芯19的螺线管线圈21施加。通过使6A的电流流动于螺线管线圈21，从而能够施加最大80mT的磁场。为了防止由于螺线管线圈21的发热和向阳极14的热输入而导致的霍尔推进器10的过热，用水冷却铁芯19内部和霍尔推进器10侧面。在铁芯19内部和侧壁20外周，设有用于使水流动的冷却部22、23。此外，也可以使除水以外的冷却液流动于冷却部22、23。
如图3所示，本实施方式所涉及的霍尔推进器10还具备在周方向上划分为与上述多个区域一个一个地相对应的多个区间的加压室24和将推进剂注入加压室24的推进剂注入部25。本实验所使用的霍尔推进器10构成为，在周方向上，在加速通道12的放电空间11，产生4个区域，以作为在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域。在图4中示出加压室24内部的分割成4部分的扩散室的立体图。各扩散室相当于上述多个区间的各个。如图4所示，加压室24具有将推进剂注入每个扩散室的端口26a、26b。推进剂注入部25针对每个端口26a、26b而设置，具有与端口26a、26b的各个连接的多个管状部。推进剂从未图示的1个罐经过针对推进剂注入部25的管状部的每个而设置的未图示的多个流量调整器而供给至推进剂注入部25的各管状部。
在本实验中，关于推进剂，使用纯度99.999%的Xe（氙）气体。推进剂由推进剂注入部25在针对加压室24的每个扩散室调节注入量之后而针对每个扩散室而注入加压室24的端口26a、26b。针对每个扩散室而注入加压室24的端口26a、26b的推进剂从设在分配器37的多个孔13中的通过阳极14而贯通至与各扩散室相对应的区域的孔13供给至加速通道12的放电空间11。即，推进剂从设在霍尔推进器10的背面的4处端口26a、26b供给，经过扩散室、阳极14而到达加速通道12。
为了沿周方向以不一样的流量进行向加速通道12的推进剂供给，在扩散室和阳极14内部设有90°间隔的分隔板27、28。
因而，加压室24由分隔板27在周方向上均等地划分为4个区间。
在设于阳极14的上游的分配器37中，在各2块分隔板28之间形成有4个孔13的各个，这些孔13沿周方向均等地排列。例如，预先将环状的孔设在分配器37，将分隔板28用销固定于该孔的4处，将该孔分割成4部分，由此，能够形成上述4个孔13。
这样，在本实施方式中，阳极14具有在外侧环状壁38和内侧环状壁39之间从分配器37的板面竖立设置并将形成于外侧环状壁38和内侧环状壁39之间的环状空间40在周方向上划分为与前述的多个区域一个一个地相对应的多个区间的多个分隔板28。
在本实验所使用的霍尔推进器10中，阳极14的外侧环状壁38和内侧环状壁39之间的环状空间40由分隔板28（隔壁）划分为4个区间，由此，分别形成与各区间相对应的分流流路41。阳极14的各分流流路41和加压室24的各扩散室分别连通，与各自的对应的端口26a、26b相连。
阳极14内部的分隔板28设为从阳极14前端至上游10mm（加速通道12的长度的3倍左右，分流流路41的长度的3分之一左右）位置，从而不妨碍内部放电（参照非专利文献10）。即，使从阳极14底部起的分隔板28的高度比从阳极14底部至阳极14的开口面（外侧环状壁38的开口侧端面和内侧环状壁39的开口侧端面）的高度更低。而且，在阳极14的开口面附近，在外侧环状壁38和内侧环状壁39之间，设有未被分隔板28隔开的空间。由此，分流流路41在合流部42合流。
如上所述，在本实施方式中，在分配器37，沿周方向以均等的间隔开有多个孔13。经由分配器37的孔13而将流量被控制的推进剂供给至阳极14的各分流流路41。通过各分流流路41的推进剂依然保持流量比地供给至加速通道12的放电空间11。
此外，在图3中，以在霍尔推进器10的正中由单点划线表示的中心线为界，上半部分示出沿着图4的A-A线的存在端口26a的部分的剖面（端口26b存在的部分的剖面也是如此），下半部分示出沿着图4的B-B线的存在分隔板27、28的部分的剖面。
在本实验中，在不使推力矢量偏向的条件下进行测定，因而将相同流量的推进剂供给至对角线上的端口26a、26b，由2台流量控制器（控制前述的流量调整器等而调整推进剂的供给量）控制图4的端口26a、26b。因而，对于向加压室24的全部端口26a、26b的推进剂的注入量，推进剂注入部25将配置于周方向上第1个和第3个扩散室的端口26a的推进剂的注入量与配置于周方向上第2个和第4个扩散室的端口26b的推进剂的注入量之差调节为前述的一定的比率。由此，对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，分配器37能够将周方向上第1个和第3个区域内的推进剂的流量mA与周方向上第2个和第4个区域内的推进剂的流量mB之差mdif调节为前述的一定的比率。即，如上所述，将注入量经调节的推进剂从分配器37的多个孔13经由阳极14而供给至加速通道12的放电空间11，由此，对于流量mtot得以将流量mA与流量mB之差mdif调节为前述的一定的比率。
将Veeco-Ion·Tech公司制空心阴极HC252用于电子源。将Xe气体用于工作气体，以流量0.27mg/s来供给。
接着，使用图5，对测定系统设备进行说明。
使用直径2.0m（米）、长度3.0m的不锈钢制圆筒型真空室29。真空排气系统由1台油扩散泵（排气速度37000L/s（升每秒））以及1台机械增压泵（排气速度10000m3/h（立方米每小时））、2台旋转泵（排气速度15000L/min（升每分））构成。贯穿本实验，将室内压保持为5.1×10-3Pa（帕斯卡）以下。
在图5中示出电路的概略图。在霍尔推进器10的离子输出端的附近，设置有向霍尔推进器10的加速通道12供给电子的阴极30。电压/电流为16V/20A的加热器电源31和电压/电流为600V/2A的保持器电源32与阴极30连接。加热器电源31为了阴极30的加热而设置，保持器电源32为了使来自阴极30的电子的流动稳定而设置。电压/电流为16V/30A的线圈电源33与霍尔推进器10的螺线管线圈21连接。电压/电流为400V/8A的主放电电源34与霍尔推进器10的阳极14连接。在阳极14和主放电电源34的正极之间使用示波器（采样率20MS/s（兆样本每秒），频率特性8MHz（兆赫））来测定放电电流Id。在束电流Ib的测定中使用设置于霍尔推进器10的出口下游约250mm的500×500mm的铜制离子收集器35。电压/电流为70V/5A的离子收集器电源36与离子收集器35连接。为了避免电子的流入，离子收集器35相对于真空室29电位而保持为-20V。另外，在霍尔推进器10主体和主放电电源34的负极之间测定向霍尔推进器10的保护环15流动的电流Ig。
在推力F的测定中使用在东京大学开发的双重摆式推力试验台（参照非专利文献16）。具有载置霍尔推进器10和传感器对象物的内侧摆与载置LED（发光二极管）位移传感器的外侧摆，测量受到大致相等的羽烟辐射热（plume radiation heat）的这2个摆之间的位移，由此，降低测定值的热漂移误差。而且，为了减少内侧摆的位移造成的向外侧摆的热输入的变化和霍尔推进器10的布线和配管的非线性特性（非線形挙動）的影响，由内侧摆和室固定系统构成J×B控制器，进行控制，使得摆之间的位移成为0。流动于J×B控制器的电流值使用LabVIEW（注册商标）来控制。通过使用4个2g（克）（±5mg（毫克））精密砝码的推力校正而算出控制电流和推力的变换系数。
以下，对实验概要进行说明。
将阳极14总推进剂流量mtot和放电电压Vd分别固定为2.73mg/s、250V，使归一化流量差mdif/mtot（=（mA-mB）/（mA+mB））从0.0变化至1.0，进行放电电流Id和推力F的测定，算出振动的大小Δ和推进效率ηt。另外，测定束电流Ib和向保护环15流动的电流Ig，算出电子电流Ie（=Id-Ib-Ig）。
以下，对实验结果进行说明。
首先，对振动降低效果进行说明。
在图6中示出相对于mdif/mtot的振动的大小Δ的变化。图6是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的霍尔推进器10的振动的大小Δ的变化的图表。随着mdif/mtot的增加，从高磁场侧振动降低。在mdif/mtot≤0.3的小mdif/mtot的范围内，高磁场的振动的大小Δ大为减少，满足Δ＜0.2的区域扩大至高磁场侧。如果mdif/mtot更大，则振动小的区域向低磁场侧扩展，如果mdif/mtot=1.0，则在整个磁通量密度区域，满足Δ＜0.2。
接着，对推进效率进行说明。
在图7中示出相对于mdif/mtot的推进效率ηt的变化。图7是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的霍尔推进器10的推进效率ηt的变化的图表。推进效率ηt随着mdif/mtot而减少。如果是得到在整个磁通量密度区域满足Δ＜0.2的大的振动降低效果的mdif/mtot=1.0，则最大推进效率ηt成为0.18，相对于mdif/mtot=0.0的满足Δ＜0.2的最大ηt=0.45而大为下降。在图8和图9中示出相对于mdif/mtot的放电电流Id和推力F的变化。图8是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的霍尔推进器10的放电电流Id（单位：A）的变化的图表。图9是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的霍尔推进器10的推力F（单位：mN）的变化的图表。放电电流Id随着mdif/mtot而大为增加，但关于推力F，未观察到大的变动。推进效率ηt下降的主要的原因是放电电流Id的增加所导致的消耗电力的增大。
图10是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的霍尔推进器10的推进剂利用效率ηu的变化的图表。图11是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的向霍尔推进器10的保护环15流动的电流Ig（单位：A）的变化的图表。如图10所示，推进剂利用效率ηu随着mdif/mtot的增加而或多少有些大小变化，但处于增加的倾向。这是考虑到，因为，由于推进剂与电子之间的电离碰撞频率v en 与电子数密度nn和中性离子数ne成比例，因而高密度区域的推进剂利用效率ηu,A增加，另一方面，低密度区域的推进剂利用效率ηu,B下降，作为平均的推进剂利用效率ηu增加。另一方面，如图11所示，mdif/mtot的增加导致到保护环15的离子的损失也增加。这是考虑到，由于电离量变大，霍尔推进器10内的离子数密度增加，并且，由于周方向电场E θ 的存在而电离的离子沿周方向流动。离子在与保护环15的碰撞所导致的再次结合之后，在更下游的低电位的区域再次电离，招致能量效率等的下降，抵消推进剂利用效率ηu的增加的效果，因而推力F未变动。
这样，在本实施方式中，与推进效率ηt下降交换可得到振动降低效果，如果总结推进效率ηt和振动的大小Δ的关系，则如图12那样。图12是示出霍尔推进器10的推进效率ηt和振动的大小Δ的关系的图表。现有的推进效率ηt和振动的大小Δ的关系由mdif/mtot=0.0的线表示，与此相对的是，在导入了新的参数mdif/mtot的本实施方式中，如两端箭头的线所示，能够进行在振动更小的区域中的权衡。即，即使针对相同的推进效率ηt也能够选择振动小的工作点。在图13中示出mdif/mtot≤0.2的各流量差中的满足Δ＜0.2的最大效率点的性能和包含该点的Δ＜0.2区域的磁通量密度宽度。可理解，Δ＜0.2区域宽度也通过与推进效率ηt的权衡而扩大。在mdif/mtot=0.0时，满足Δ＜0.2的工作区域宽度为44~48mT，在mdif/mtot=0.1时，大幅地扩大为42~64mT。
接着，比较性能。
图14示出代表性的推进器的性能。推进器名的数字在磁层型（M）中表示通道外径，在阳极层型（A）中表示通道平均直径。单位是mm。如果比较本实施方式所得到的性能和代表性的磁层型的性能，则可理解，mdif/mtot=0.1的性能（参照图13）和与所使用的霍尔推进器10（通道外径62mm）相同的尺寸的磁层型的性能大致同等。即，在使用本实施方式来将振动小的区域扩大为42~64mT的情况下，作为阳极层型，推进效率ηt变低，但可以说，能够维持与磁层型大致同等的推进效率ηt。由此，启示了能够通过使用本实施方式而发挥阳极层型的壁面损耗少的特长并实现长寿命的霍尔推进器的可能性。另外，在通道平均直径与所使用的霍尔推进器10相等的阳极层型的D-55中，在mdif/mtot=0.0时，达成ηt=0.60。这与本实验中的mdif/mtot=0.0的最大ηt=0.45相比而高0.15，示出能够通过今后的改善而在mdif/mtot=0.1时实现比0.39更高的推进效率ηt的可能性。
接着，对电子电流进行说明。
在图15中示出向加速通道12流入的电子电流Ie的相对于mdif/mtot的变化。向加速通道12流入的电子电流Ie随着mdif/mtot而大为增加，可以说是前述的放电电流Id增加的原因。关于该电子电流Ie的增加，观察到2个主要原因。
第1个主要原因是异常扩散区域的低磁场扩大。从图11观察到从电子的轴方向迁移率与1/B2成比例的传统扩散向与1/B成比例的异常扩散（参照非专利文献7、20、21）转变的点随着mdif/mtot的增加而向低磁场侧移动的情形，可理解，这使传统扩散的区域的电子电流Ie增加。在电子和壁面的相互作用小的阳极层型中，可考虑为，异常扩散起因于1~100MHz的周方向密度起伏而产生。可考虑到，由于本实施方式产生恒定的周方向密度差，因而即使在低磁场中也容易引起该起伏。
第2个主要原因是不与磁通量密度B相关的补偿电子电流I0的增加。图15是示出相对于磁通量密度B（单位：mT）的向霍尔推进器10的加速通道12流入的电子电流Ie的变化的图表。可理解，图15所示的补偿电子电流I0是利用c/B+ I0（c是非磁通量密度相关系数）来拟合异常扩散区域的电子电流Ie时的值，补偿电子电流I0随着mdif/mtot而大为增加。该补偿电子电流I0的增加能够如下地说明（参照非专利文献22）。考虑如图16那样存在沿周方向密度不同的区域的情况。在霍尔推进器10中，正交的轴方向电场EZ和半径方向磁场Br导致电子沿+θ方向发生E×B漂移而产生霍尔电流。由于该霍尔电流密度与轴方向的电子电流密度相比极大，因而在ne,A＞ne,B时，周方向电子流速必须成为Ve,A＜Ve,B。在此，周方向电子流速Veθ由下式给出。
[数式3]
图16是霍尔推进器10的周方向密度差造成的电位梯度的概念图。（3）式的第3、4项是造成通常的+θ方向的霍尔电流的项。为了满足Veθ,A＜Veθ,B，考虑产生如图16那样的周方向电位差，在高密度区域引起+θ方向的电场E θ ，在低密度区域引起-θ方向的电场E θ 。该周方向电场E θ 通过与正交的半径方向磁场Br的E×B漂移而在高密度区域使电子的轴方向流速增加并在低密度区域使电子的轴方向流速减少。作为结果，作为通量的周方向积分值的电子电流Ie增加。在此，由于mdif/mtot的增加使Veθ,A＜Veθ,B增加，因而周方向电场E θ 随着mdif/mtot而增加。另外，由于（3）式的第1、2项和第3、4项的系数分别与1/B2、1/B成比例，因而周方向电场E θ 大约与磁通量密度B成比例地增加。周方向电场E θ 导致的电子轴方向流速的变化量由E θ /B表示，因而该电子电流Ie的增加作为非磁通量密度相关项I0而出现。
由于以上2个主要原因而导致周方向流量差使电子电流Ie增加并招致推进效率ηt的下降。可是，由于异常扩散区域的扩大与振动小的区域的扩大大致一致，从示出向霍尔推进器10的加速通道12流入的电子电流Ie（单位：A）与振动的大小Δ的关系的图17观察到振动的大小Δ伴随着电子电流Ie的增加而减少的情形，因而可考虑到，电子电流Ie的增加导致振动降低（参照非专利文献7）。另外，从图17可理解，即使是相同的电子电流Ie，mdif/mtot越是增加而转变至异常扩散，振动的大小Δ越小（参照非专利文献9）。
在本实施方式中，可考虑到，拥有更好的电子电流Ie和振动的大小Δ的权衡关系的异常扩散区域扩大，由此，通过小的推进效率ηt的下降而得到大的振动降低效果。
如以上所说明的，在本实验中，作为降低放电电流振动的新方法，沿周方向以不一样的流量进行向加速通道12的推进剂供给，得到以下的结果。
1．伴随着周方向流量差的增加，振动从高磁场侧大为降低。
2．电子电流Ie的增加导致最大推进效率ηt下降，但维持与通道直径接近的磁层型大致同等的推进效率39%，达成在宽达42~64mT的范围内满足Δ＜0.2的工作。
根据这些结果，可以说，得到稍微牺牲推进效率，但大幅地扩大振动小的工作区域的方法（推进方法）。另外，可预想到，通过通道形状最佳化等，还能够达成超过此次得到的39%的效率。可期待本实施方式对阳极层型的实用化贡献很大。即，通过将本实施方式所涉及的霍尔推进器10搭载于人造卫星或宇宙探测器等宇宙航行体，从而能够提供安装有小型且轻量的推进系统的宇宙航行体。
根据上述实验的结果，可认为在0.05≤mdif/mtot≤0.15时，能得到在对于实用化足够宽度的工作参数区域宽度中降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。尤其是，如从图12和图13所理解的，在mdif/mtot =0.1时，能够得到在宽达42~64mT的工作参数区域宽度中降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果，而且，维持足够的推进效率ηt。所以，对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，可期望将推进剂流量多的区域内的推进剂的流量mA与推进剂流量少的区域内的推进剂的流量mB之差mdif调节在5%~15%的范围内，最期望调节为10%。
如以上所说明的，在本实施方式中，通过使霍尔推进器10的加速通道12内的推进剂气体的圆周方向密度分布不均匀，从而谋求整体的放电振动的抑制。由此，得到霍尔推进器10的稳定工作、长寿命化的效果。即使霍尔推进器10是磁层型，也能与本实施方式同样得到降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。所以，本实施方式能够适用于阳极层型和磁层型的任一个。
具体而言，在本实施方式中，将加速通道12沿周方向均等地分割成4部分，对第1区域和第3区域与第2区域和第4区域的推进剂气体流量赋予5%~15%的差。作为使加速通道12内的中性粒子密度沿周方向不均匀的方法，采用将加压室24分割成4部分扩散室并调整向各扩散室的推进剂供给量的方法。此外，区域的分割数是分割成2部分以上即可，相邻的区域的推进剂气体流量差是5%~15%的差即可。
以下，对现有的霍尔推进器的放电振动发生的机理进行说明。
10~100kHz的放电振动的机理被称为“电离振动”，存在于各种等离子体现象和装置中。由于流入电离区域的推进剂粒子的速度和从电离区域流出的离子的速度大为不同，因而取决于流速和电离速度的关系，产生伴有推进剂粒子的枯竭现象的振动现象。
以下，对稳定在窄的磁通量密度B的范围的机理进行说明。
放电振动机理，由于电离区域沿推力轴方向往返，因而也被称为呼吸模式振动，能够由轴方向的1维流动模型表现。对使用1维流动模型而得到的非线性方差方程式进行解析，求出无论怎样的频率的振动都不能发展（即，复数振动数的虚数分量变为负）的条件，能够再现如图1所示的测定结果。如前所述，在图1的区域（I）和（III）将放电电流Id的振动抑制为20%以下。由于区域（I）的放电电流Id过大，推进效率ηt低，因而期望使霍尔推进器在区域（III）工作。
非专利文献7所示的模型中的稳定条件如下。
[数式4]
在（4）式中，L示出电离区域长度，Ve示出电子速度，N示出数量密度，S示出通道截面积，γ示出电离率。下标的0示出通道内的推进剂入口侧，1示出推进剂出口侧。
放电稳定性是电子的迁移率（速度）和电离速度的函数，（4）式表示，在“向阳极方向的电子的速度”超过“电离区域的电子的平均生成率”的条件下，无论是怎样的频率的振动都衰减。
以下，通过本实施方式，对稳定工作的磁通量密度范围扩展的机理进行说明。
提出了使通道宽度沿推力周方向变化等放电稳定化方法，但只限在轴方向1维中考虑，就难以扩大稳定的工作区域。本实施方式的本质是转换思维方法而注意到圆周方向的分布。
如果沿圆周方向给予推进剂的密度的高低，则在某处满足（4）式的条件。在该处，无论是哪个频率的振动都衰减，而且，相对于周围的电离振动也散逸地、粘性地作用，作为整体而未引起、维持显著的频率的振动。即使磁通量密度B或工作条件变化，由于振动衰减区域存在于圆周方向的某处位置，因而也抑制放电电流振动。
以下，对兼顾高效率和稳定放电的机理进行说明。
在沿周方向存在密度梯度的情况下，轴方向的电子迁移率提高，作为结果，放电电流Id增加。此外，已通过数值计算等而明确周方向的密度扰乱和电子的异常扩散的关系。假设“由于通过放电电流Id（电子迁移率）的增加而抑制放电振动，因而推进效率ηt和放电稳定性处于权衡的关系”，则使霍尔推进器10的加速通道12内的推进剂气体的圆周方向密度分布不均匀的方法是作为推进机而缺乏魅力的放电稳定化方法。可是，在本实施方式中，通过实验发现，在流量差小的条件下，能够使电子迁移率的变化依然小地抑制放电振动，能够以高效率实现稳定的放电。即，本实施方式以证实了“并不是通过电子迁移率的增加而抑制放电振动”作为根据。
此外，上述实验所使用的霍尔推进器10构成为，在周方向上，在加速通道12的放电空间11，作为在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域，产生4个区域，也可以构成为产生4个以外的数量的区域。为了不使推力矢量偏向，期望上述多个区域是2n（n为n≥2的整数）个区域。在这种情况下，对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，分配器37将周方向上第奇数个区域内的推进剂的流量mA（或mB）与周方向上第偶数个区域内的推进剂的流量mB（或mA）之差mdif调节为前述的一定的比率。以下，说明为此的构成的一个示例。
加压室24在周方向上划分为与上述2n个区域一个一个地相对应的2n个区间。因而，在加压室24内部，设有2n个与图4所示的扩散室同样的扩散室。此时，期望加压室24由与图4所示的分隔板同样的分隔板等在周方向上均等地分割。加压室24针对每个扩散室而例如各具有1个注入推进剂的端口。推进剂由推进剂注入部25 在针对每个扩散室而调节注入量之后注入加压室24的各端口。此时，对于向加压室24的全部2n个端口的推进剂的注入量，推进剂注入部25将向配置于周方向上第奇数个扩散室的端口的推进剂注入量与向配置于周方向上第偶数个扩散室的端口的推进剂注入量之差调节为前述的一定的比率。针对每个扩散室而注入加压室24的端口的推进剂由分配器37从多个孔13中的通过阳极14而贯通至与各扩散室相对应的区域的孔13供给至加速通道12的放电空间11。例如，在分配器37中，由2n块分隔板等形成2n个孔13，这些孔13沿周方向均等地排列。 
考虑到，通过如上所述的构成，从而也得到在对于实用化足够的宽度的工作参数区域宽度中降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。
实施方式2
使用图18和图19，对本实施方式进行说明，主要说明与实施方式1的差异。
在实施方式1中，由流量控制器调整过流量的推进剂从分配器37的孔13供给，但推进剂的流量也可以不是由流量控制器调整，而是由分配器37本身调整。在本实施方式中，在分配器37开有电导不同的孔13，从而由分配器37本身调整推进剂的流量。
在图18中示出本实施方式所涉及的阳极层型霍尔推进器10的剖面图。在实施方式1中，作为使霍尔推进器10的加速通道12内的中性粒子密度沿周方向不均匀的方法，采用将加压室24的扩散室分割成4部分并通过流量控制器的流量调整而不均匀地调整向各扩散室的推进剂供给量的方法。在该方法中，经不均匀地调整了供给量的推进剂从加压室24的各扩散室经由分配器37的多个孔而供给至阳极14，通过阳极14而供给至加速通道12的放电空间11。与此相对的是，在本实施方式中，如图18所示，采用通过改变设在阳极14的上游的分配器37的孔13a、13b的直径来配置电导不同的孔13a、13b的方法。由此，能够对来自与阳极14的分流流路41相连（即，连通）的分配器37的孔13a、13b的流量沿周方向赋予差。此外，除了设在阳极14的上游的分配器37的孔13a、13b的直径以外，也可以通过改变孔部13a、13b的深度或孔13a、13b的直径和深度的两方来对孔13a、13b的电导赋予差。一般而言，孔的电导与孔的截面积成比例，与孔的深度成反比例。
与实施方式1同样地，本实施方式所涉及的霍尔推进器10也可以构成为，在周方向上，在加速通道12的放电空间11，作为在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域，产生4个区域，也可以构成为产生4个以外的数量的区域。为了不使推力矢量偏向，期望上述多个区域是2n（n为n≥2的整数）个区域。在这种情况下，与实施方式1同样地，对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，分配器37将周方向上第奇数个区域内的推进剂的流量mA（或mB）与周方向上第偶数个区域内的推进剂的流量mB（或mA）的差mdif调节为前述的一定的比率。以下，说明为此的构成的一个示例。
分配器37的多个孔13a、13b取决于孔13a、13b的位置而形状不同。例如，取决于孔13a、13b的位置，直径和长度的至少任一个不同。具体而言，分配器37的多个孔13a、13b形成为，对于全部孔13a、13b的电导，贯通至周方向上第奇数个区域的孔13a的电导与贯通至周方向上第偶数个区域的孔13b的电导之差成为一定的比率。与实施方式1同样地，该比率期望是5~15%的范围内，最期望是10%。此外，也可以通过不但对孔13a、13b的电导赋予差，而且还对向孔13a、13b的推进剂的供给量赋予差，从而结果mdif/mtot成为上述比率。
在图19中示出加压室24内部的扩散室的立体图。在本实施方式中，如图19所示，没有必要将加压室24在周方向上划分为多个区间。因而，加压室24在内部仅具有1个环状的扩散室且仅具有1个注入推进剂的端口26即可。同样地，推进剂注入部25与1个端口26相对应地设置且仅具有1个与该端口26连接的管状部即可。与实施方式1同样地，推进剂由推进剂注入部25在调节注入量之后注入加压室24的端口26。注入加压室24的端口26的推进剂由分配器37从多个孔13a、13b的各个经由阳极14而供给至加速通道12的放电空间11。此外，图18示出沿着图19的C-C线的剖面。
如图19所示，在本实施方式中，不需要如图4所示的分隔板27，但期望在阳极14设置如图3所示的多个分隔板28。与实施方式1同样地，这些分隔板28在阳极14的外侧环状壁38和内侧环状壁39之间从分配器37的板面竖立设置，将形成于外侧环状壁38和内侧环状壁39之间的环状空间40在周方向上划分为与前述的多个区域一个一个地相对应的多个区间。通过设置分隔板28，从而能够有效率地调节上述多个区域的各个的推进剂的流量。与实施方式1同样地，期望分隔板28的高度比从阳极14的上游端至阳极14的开口面的高度更低。在此，阳极14不限于图18所示的形状，也可以形成为例如剖面凸状。以下，说明那样的构成的一个示例。
阳极14，剖面是凸状的环，内部空洞，在该环的内侧侧面和外侧侧面，沿着各侧面以环状开有多个孔。在阳极14的上游侧，例如，设有在圆周上开有许多孔的推进剂分配用的环板，构成分配器37。阳极14的孔和环板的孔互相连通而形成上述多个孔13a、13b。加速通道12的底部抵接在环板的下游侧（即，环板的上表面侧）。具有环状的槽（即，扩散室）的加压室24抵接在环板的上游侧（即，环板的底面侧）。加压室24在槽的底面的至少1处具有端口26。端口26也可以是多个，但如图19所示，1个即可。加压室24的槽构成将从端口26流入的推进剂分配至环板的各孔（即，分配器37的多个孔13a、13b的各个）的流路。与实施方式1同样地，将推进剂从推进剂注入部25注入加压室24的端口26。
可认为，通过如上所述的构成，从而也能与实施方式1同样地得到在对于实用化足够的宽度的工作参数区域宽度中降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。霍尔推进器10即使是磁层型，也与本实施方式同样地得到降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。所以，本实施方式能够适用于阳极层型和磁层型的任一个。
实施方式3
使用图20，对本实施方式进行说明，主要说明与实施方式2的差异。
在图20中示出本实施方式所涉及的阳极层型霍尔推进器10的剖面图。在实施方式2中，作为使霍尔推进器10的加速通道12内的中性粒子密度沿周方向不均匀的方法，采用通过改变分配器37的孔13a、13b的直径或深度来配置电导不同的孔13a、13b的方法。与此相对的是，在本实施方式中，如图20所示，采用对设在阳极14的上游的分配器37的孔13a、13b的数量分布赋予疏密而配置孔13a、13b的方法。由此，能够对来自与阳极14的分流流路41相连（即，连通）的分配器37的孔13a、13b的流量沿周方向赋予差。此外，设在阳极14的上游的分配器37的孔13a、13b的数量分布不限于沿霍尔推进器10的径方向赋予差，也可以沿霍尔推进器10的周方向赋予差。
与实施方式1同样地，本实施方式所涉及的霍尔推进器10也可以构成为，在周方向上，在加速通道12的放电空间11，作为在相邻的区域间推进剂的流量不同的多个区域，产生4个区域，也可以构成为产生4个以外的数量的区域。为了不使推力矢量偏向，期望上述多个区域是2n（n为n≥2的整数）个区域。在这种情况下，与实施方式1同样地，对于加速通道12的放电空间11内的推进剂的流量mtot，分配器37将周方向上第奇数个区域内的推进剂的流量mA（或mB）与周方向上第偶数个区域内的推进剂的流量mB（或mA）之差mdif调节为前述的一定的比率。以下，说明为此的构成的一个示例。
分配器37的多个孔13a、13b，取决于孔13a、13b的位置而密度不同。此外，全部孔13a、13b的电导相同。例如，全部孔13a、13b的形状相同。具体而言，分配器37的多个孔13a、13b形成为，对于全部孔13a、13b的数量，贯通至周方向上第奇数个区域的孔13a的数量和贯通至周方向上第偶数个区域的孔13b的数量成为一定的比率。与实施方式1同样地，该比率期望是5~15%的范围内，最期望是10%。此外，也可以通过不但对孔13a、13b的密度赋予差，而且还对向孔13a、13b的推进剂的供给量赋予差，从而结果mdif/mtot成为上述比率。另外，不但对孔13a、13b的密度赋予差，而且还如实施方式2那样对孔13a、13b的电导赋予差，从而结果mdif/mtot成为上述比率。
在本实施方式中，与实施方式2同样地，如图19所示，没有必要将加压室24在周方向上划分为多个区间。因而，加压室24在内部仅具有1个环状的扩散室且仅具有1个注入推进剂的端口26即可。同样地，推进剂注入部25与1个端口26相对应地设置且仅具有1个与该端口26连接的管状部即可。与实施方式2同样地，推进剂由推进剂注入部25在调节注入量之后注入加压室24的端口26。注入加压室24的端口26的推进剂由分配器37从多个孔13a、13b的各个经由阳极14而供给至加速通道12的放电空间11。此外，图20示出沿着图19的C-C线的剖面。
如图19所示，在本实施方式中，不需要如图4所示的分隔板27，但与实施方式2同样地期望在阳极14设置如图3所示的多个分隔板28。与实施方式2同样地，期望分隔板28的高度比从阳极14的上游端至阳极14的开口面的高度更低。在此，阳极14不限于图20所示的形状，也可以形成为例如剖面凸状。关于那样的构成的一个示例，如实施方式2的说明所述。
可认为，通过如上所述的构成，从而也能与实施方式1同样地得到在对于实用化足够的宽度的工作参数区域宽度中降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。霍尔推进器10即使是磁层型，也与本实施方式同样地得到降低霍尔推进器10的放电电流振动的效果。所以，本实施方式能够适用于阳极层型和磁层型的任一个。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但也可以组合并实施这些实施方式中的2个以上实施方式。或者，也可以部分地实施这些实施方式中的1个实施方式。或者，也可以部分地组合并实施这些实施方式中的2个以上实施方式。

Claims (15)

1.一种霍尔推进器，包括：
加速通道，形成环状的放电空间，使流入所述放电空间内的推进剂电离而生成离子，加速并排出所生成的离子；
阳极，贯通至所述加速通道的放电空间；以及
分配器，具有沿周方向排列的多个孔，
其特征在于，
从所述多个孔经由所述阳极将根据孔的位置而量不同的推进剂供给至所述加速通道的放电空间，由此，在周方向上，在所述加速通道的放电空间，产生在相邻的区域间所述推进剂的流量不同的多个区域，对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，将所述推进剂流量多的区域内的所述推进剂的流量与所述推进剂流量少的区域内的所述推进剂的流量之差调节为5～15％的范围内。
2.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述多个区域是2n个区域，所述n为n≥2的整数，
对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂，所述分配器将周方向上第奇数个区域内的所述推进剂的流量与周方向上第偶数个区域内的所述推进剂的流量之差调节为5～15％的范围内。
3.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述多个区域是4个区域，
对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，所述分配器将周方向上第1个和第3个区域内的所述推进剂的流量与周方向上第2个和第4个区域内的所述推进剂的流量之差调节为5～15％的范围内。
4.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述霍尔推进器，还包括：
加压室，在周方向上划分为与所述多个区域一个一个地相对应的多个区间，具有针对每个区间注入所述推进剂的端口；以及
推进剂注入部，将所述推进剂注入所述加压室的端口，针对所述加压室的每个区间调节所述推进剂的注入量，
所述分配器，将针对所述加压室的每个区间而注入所述加压室的端口的推进剂从所述多个孔中的通过所述阳极而贯通至与所述加压室的各区间相对应的区域的孔供给至所述加速通道的放电空间。
5.如权利要求4所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述加压室的多个区间是2n个区间，所述n为n≥2的整数，
对于向所述加压室的全部端口的所述推进剂的注入量，所述推进剂注入部将配置于所述加压室的周方向上第奇数个区间的端口的所述推进剂的注入量与配置于所述加压室的周方向上第偶数个区间的端口的所述推进剂的注入量之差调节为5～15％的范围内。
6.如权利要求4所述的霍尔推进器，其特征在于，所述加压室在周方向上均等地划分为所述多个区间。
7.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，所述分配器的多个孔，取决于孔的位置而形状不同。
8.如权利要求7所述的霍尔推进器，其特征在于，所述分配器的多个孔，取决于孔的位置，直径和长度的至少任一个不同。
9.如权利要求7所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述多个区域是2n个区域，所述n为n≥2的整数，
所述分配器的多个孔形成为，对于全部孔的电导，贯通至周方向上第奇数个区域的孔的电导与贯通至周方向上第偶数个区域的孔的电导之差成为5％～15％的范围内。
10.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，所述分配器的多个孔，取决于孔的位置而密度不同。
11.如权利要求10所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述多个区域是2n个区域，所述n为n≥2的整数，
所述分配器的多个孔排列为，对于全部孔的数量，贯通至周方向上第奇数个区域的孔的数量与贯通至周方向上第偶数个区域的孔的数量之差成为5％～15％的范围内。
12.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，所述阳极具有：
外侧环状壁和内侧环状壁，从所述分配器竖立设置，隔开形成与所述加速通道的放电空间连通的环状空间的间隙而对置配置；以及多个分隔板，在所述外侧环状壁和所述内侧环状壁之间从所述分配器竖立设置，将所述环状空间在周方向上划分为与所述多个区域一个一个地相对应的多个区间。
13.如权利要求1所述的霍尔推进器，其特征在于，
所述分配器，对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，将所述推进剂流量多的区域内的所述推进剂的流量与所述推进剂流量少的区域内的所述推进剂的流量之差调节为10％。
14.一种宇宙航行体，其特征在于，搭载有权利要求1所述的霍尔推进器。
15.一种推进方法，使用：
加速通道，形成环状的放电空间，使流入所述放电空间内的推进剂电离而生成离子，加速并排出所生成的离子，
阳极，贯通至所述加速通道的放电空间；以及
分配器，具有沿周方向排列的多个孔，
其特征在于，
所述分配器从所述多个孔经由所述阳极将根据孔的位置而量不同的推进剂供给至所述加速通道的放电空间，由此，在周方向上，在所述加速通道的放电空间，产生在相邻的区域间所述推进剂的流量不同的多个区域，对于所述加速通道的放电空间内的所述推进剂的流量，将所述推进剂流量多的区域内的所述推进剂的流量与所述推进剂流量少的区域内的所述推进剂的流量之差调节为5～15％的范围内。
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