随着航天事业的发展、科学技术的进步,各国对太空的探索范围也逐渐从近地空间逐渐向宇宙深处扩展。进行深空探测,大功率、高比冲的推力器需求越来越大,也需要推力器具有能够长时间稳定可靠地工作,电推力器因此备受青睐、应运而生,在近几十年得到广大学者的研究。目前大多数电推力器系统中电极烧蚀、中和器寿命等问题限制了电推力器的发展,针对电极烧蚀问题学者提出了无电极推力器——螺旋波推力器,学者提出了使用电负性气体作为推力器工质来消除中和器,新型推力器的发明与新型工质的应用将使电推力器发展走上新的台阶。螺旋波推力器自提出以来受到许多学者的研究,其工作原理与特性仍然存在许多未知,电负性气体作为推进工质也有待考察,作为新型推力器与工质,对它们的工作原理、特性的研究非常必要。本文结合国内外已有研究成果与相关电推进理论进行总结归纳,基于COMSOL多体物理有限元仿真软件对螺旋波推力器放电腔中等离子体放电过程进行了模拟仿真。该仿真方法是基于流体方法从宏观角度对等离子体在放电腔中的输运过程进行描述。本文采用了新的电磁场耦合方法,将放电腔中电磁场有效耦合,很好地反应了放电腔中等离子体放电的实际情况。本文对影响螺旋波等离子体放电的磁场位型、输入射频功率、输入工质流量、放电气压等重要因素进行了模拟仿真,对不同工况下推力器放电腔中等离子体密度、电子温度等重要物理参数进行对比分析,优化模拟参数以得到推力器所需的推力与比冲。基于实验室已有的实验设备,根据模拟仿真数据设计加工出完整的螺旋波放电实验装置,开展实验研究。放电腔室内径5cm,长30cm,输入射频功率为13.56MHz,放电腔上下游线圈磁场电流为110A时,可以观察到明显的螺旋波放电现象。在实验过程中采用高压探头对放电过程中放电天线的电压变化进行记录,通过放电过程中天线电压变化能够清楚地掌握放电腔内放电情况的变化,在输入功率180W左右时,放电模式发生第一次跳变,在输入功率为230W左右时放电模式发生第二次跳变。