到目前为止,霍尔推力器作为一种应用广泛的静电推进装置,其工程设计理论已经非常成熟。对内部物理机制的认识已成为进一步提升性能的瓶颈。突变截面通道霍尔推力器解决了低流量下霍尔推力器工质利用率的问题,但是其羽流发散角较大制约了大范围的工程应用。本文从霍尔推力器工质电离及匹配磁场的角度,对变截面通道霍尔推力器的束聚焦问题进行了机理研究。本文首先给出了突变截面通道霍尔推力器对等离子体束聚焦的影响结果。通过突变截面通道对工质电离和匹配磁场的影响,本文对突变截面通道影响束聚焦的过程进行了理论分析。研究发现,突变截面通道内加剧了的工质电离导致了等离子体密度和电子温度的升高,而磁场的增大则导致了离子的磁化程度增大。两者影响了突变截面通道内束聚焦电势的形成,导致突变截面通道内等离子体束聚焦状况变差。通过突变截面通道的PIC仿真发现,突变截面通道内确实形成了不利于等离子体束聚焦的电势分布。本文通过PIC仿真研究了突变截面通道对近壁传导的影响。研究发现,突变截面通道提升了突台两侧的近壁传导,并使突台两侧形成了通道内明显的近壁传导区域。本文通过PIC数值仿真手段研究了突变截面通道内流量与磁场强度对工质电离、通道内空间电势及近壁传导的影响规律。研究发现,流量降低后,工质电离向通道内移动,加速区和电离区交叠增大,加速区近壁传导相对降低;磁场强度降低后,工质电离向通道出口移动,加速区近近壁传导增强。本文参数化设计了自然腐蚀形貌通道,并对自然腐蚀形貌通道霍尔推力器进行了实验研究。实验发现,自然腐蚀形貌霍尔推力器的束聚焦状况大大提升。其综合性能较优。