液氨凭借其高密度、低毒性、低成本及优异的热物理性质,成为适用于从简单冷气到高性能电弧加热的广谱推进剂。系统论述了基于液氨的三大类推进系统——氨冷气推进系统、氨电阻加热推进系统和氨电弧加热推进系统的技术原理、性能特点、研究现状及发展趋势。氨冷气推进系统以其结构简单、可靠性高著称,其中闪蒸射流技术在“神舟”七号伴星任务中得到成功验证;氨电阻加热推进系统通过电阻加热提升比冲,已在易动宇航等企业的推动下实现规模化应用,覆盖卫星数量达93颗;氨电弧加热推进系统利用电弧放电进一步提高工质温度,具备高比冲和高推力功率比的潜力,是未来应对低轨道高阻力挑战的有效方案。最后,展望了未来液氨电热推进技术在性能边界拓展、智能化控制、多技术路径协同及深空探测应用等方面的发展趋势,为新型工质空间电推进技术路线规划提供参考。

吸气式电推进技术的原理是原位利用超低轨道大气,电离并加速喷出形成推力,对超低轨道航天器发展具有重要意义。本文首先介绍超低轨道吸气式电推进技术的定义、分类及其多元化发展路线;然后阐述磁喷管等离子体推力器的技术路线,深入分析以微波为激励手段的磁喷管等离子体推力器发展现状,包括发展历程,研究焦点以及未来发展趋势;最后探讨国内电子回旋共振推力器和微波磁控等离子体推力器的实验研究进展及相关测试数据,为吸气式电推进技术研究提供参考。

吸气式电推进技术是实现超低轨道航天器长期驻留、拓展空间应用新领域的关键技术。针对吸气式电推进系统对长寿命、高可靠性推力单元的迫切需求,本文概述了射频离子推力器在多元工质下的无极放电工作机理,对国内外在能量耦合机制、样机工程研制及推阻平衡验证等方面的研究现状进行了总结与分析。在此基础上,剖析了该技术在能量耗散、原子氧防护及地面等效模拟等方面面临的物理与工程挑战,并对其向智能化控制、双模态推进架构及多物理场一体化等未来发展趋势进行了展望,为超低轨道吸气式电推进系统的工程化研制与技术路线优化提供参考与借鉴。

深空探测与轨道转移任务对推进剂的密度、贮存压力、在轨加注与长期贮存能力提出了更高要求,也使得空间微重力环境下的低温推进剂贮存与管理技术愈发重要。本文综述了低温推进剂在轨贮存与管理技术的研究进展,梳理了国内外低温推进剂在轨贮存与管理技术的布局、发展历程、路线突破与当前成熟度。面向我国深空探测与可重复使用航天器发展需求,提出了关键发展建议。

电控固体推进剂（ECSP）作为一种具有智能响应特性的含能材料,能够通过外部电能输入实现对点火、燃烧和熄火的主动控制,从根本上改变了固体推进剂的工作模式。本文系统梳理了ECSP导电热分解与电化学分解两类核心工作机理与内在逻辑联系,并通过这两类理论解释了ECSP通电燃烧过程、稳定燃烧过程及断电熄火过程的规律;评述了ECSP体系的燃烧性能特点,以及电能参数、推进剂组分、电极材质与结构等因素对其燃烧性能的影响。在微推进固体火箭发动机领域,基于ECSP的微推力器以其结构简单、可实现脉冲工作和推力可调等突出优点,在小型飞行器姿态控制、轨道维持等高精度、高灵活性任务中有较好的应用潜力。

近年来霍尔电推进技术已实现大规模应用,随着后续低轨星座与太空算力建设加速,进一步降低霍尔电推进系统成本势在必行。传统氙资源稀缺价格高昂,面临供应风险。本文从经济性角度,考察5千瓦级霍尔电推进系统在氙、氪及氩下的总成本对比,量化发射与工质成本占比,评估工质经济性。构建包含气瓶、工质的经济性模型,分析不同卫星质量与速度增量下,3种工质的系统质量构成与成本构成差异,量化评估氪与氩替代氙在降低总成本方面的经济优势及其适用条件。氪因比冲优势使系统湿重低于氙;氩贮存密度低,气瓶质量大,因此相比氙湿重增加,但极低工质成本可抵消发射成本劣势。氪适合推进系统湿重严格受约束的任务,氩在高速度增量需求、大质量卫星条件下更具经济性,相比氙可降低总成本约24%。由于氩霍尔电推进系统总成本几乎全部由发射成本构成,在更低运载火箭发射成本下氩经济性将更突出,能显著降低总成本,具有替代氙的商业价值。

空间推进系统作为航天活动的核心支撑技术,其创新动态直接反映了全球航天产业的发展脉络。本文以欧洲2024年发布的《空间推进系统专利洞察报告》为基础,结合近两年最新态势,深入剖析该领域的发展态势,系统分析化学推进、电推进及新概念推进技术的专利格局,揭示区域创新差异与技术演进趋势。研究发现,全球空间推进专利年增长率9%,中国在专利数量上占据主导地位,电推进技术已超越化学推进成为增长最快的领域;欧美传统航天强国在国际专利布局上仍具优势,但欧洲整体呈现放缓趋势。