脉冲等离子体推力器（PPT）具有比冲高、结构简单、控制方便灵活、能在低功率下稳定工作等特点,可以满足小卫星,尤其是质量小于100kg的小卫星对系统提出的低功耗和低质量等严苛要求,在卫星微小型化的发展趋势下,有着良好的应用前景。但其过低的推力效率（通常<10%）一直为使用者所诟病,阻碍PPT的应用。过去50多年,PPT的研究者们为了提高PPT的推力效率,做了很多努力,但极少对PPT的能量分配机理进行研究。能量分配机理是直接影响PPT推力效率的重要因素,但到目前为止,无论是理论还是实验方面,都缺乏研究,导致PPT推力效率低下的原因依旧扑朔迷离,难以给高性能PPT的设计提供参考。故本文对脉冲等离子体推力器的能量分配机理进行研究,期望从能量分配角度去探索PPT推力效率低下的原因,为高性能PPT的设计提供参考。本文首先对PPT的能量分配机理进行理论分析。发现,由于喷出工质的速度不相近,PPT的推力效率（由喷出工质的平均速度计算得到的动能与总能量的比值）小于其效率（喷出工质的实际动能与总能量之比）。推力效率是正比于比冲与推力功率比乘积的物理量,是PPT的重要性能参数,而效率只是推力效率的影响因素之一。推力效率的高低不仅跟能量转换效率有关,还跟喷出工质的速度分布有关。对于PPT,如果忽略中性气体对推力的贡献并假设喷出的等离子体速度一致,则推力效率等于效率与推进剂利用率（等离子体质量与推进剂烧蚀总质量之比）的乘积。对PPT电路和理想PPT的能量分配规律进行分析,发现PPT的能量分配情况会影响PPT的推进性能。为此,本文提出了多脉冲放电PPT方案,期望将PPT的能量释放方式从单次释放变为多点多时段释放,即将PPT的放电能量分配到多个电容上,按一定的规律,在不同时间和空间释放,期望通过控制PPT能量分配来实现其性能的优化,为设计高效率PPT提供理论参考。其次,对PPT的能量分配机理进行数值研究,建立了能够模拟PPT工作过程中,极板间中性气体电离和稀薄等离子体流动过程的一维多电流片模型。用新模型对以前的一些PPT样机的工作过程进行模拟。结果表明,模型能够用于估算PPT的推进性能,并能计算过去PPT模型所不能计算的推进剂利用率,而且模拟结果能反映出PPT极板间等离子体产生和流动的不连续性。此外,模拟结果还表明,PPT极板间电场强度和推进剂供给的不匹配是推进剂利用率低下的主要原因,PPT极板间电场强度无法一直满足新产生的中性气体的电离条件,从而导致部分中性气体无法电离。该模型为研究PPT物理机理和设计高性能PPT提供数值模拟工具。本文对经典的单脉冲放电PPT的能量分配规律进行实验研究。对4种不同放电电压下,PPT的放电参数和推进剂烧蚀质量进行测量,用于估算推进性能,并利用第三章的数值模型计算了PPT的推进剂利用率,最后用第二章的分析方法,分析了PPT的能量分配情况对其推进性能参数的影响。实验结果表明,PPT极板间距和储能电容容值为定值时,随着电容电压和放电能量的增加,推力器的元冲量、推力功率比、单次放电的烧蚀质量和推力效率都增加,而比冲则是先下降后上升。但根据数值估算结果,随着电容电压和放电能量的增加,推进剂利用率反而下降。从能量分配的角度分析发现,低放电电压下,PPT的能量损失多,故效率较低。本文设计了双极板PPT,将放电能量分配到两个电容上,在不同极板释放,第二次放电由首放电的等离子体触发。对双极板PPT的推进性能进行了测量,实验结果表明,与原单脉冲放电PPT相比,双极板放电设计能提高PPT的元冲量、比冲和推力效率,即使第二电容没有能量,也能少量提高推力器的推进性能。对4种不同能量分配比和2种绝缘通道长度下的双极板PPT的推进性能进行了测量。结果表明,随着双极板PPT第二电容能量占总能量的比率增加,推力效率和比冲有明显增加,元冲量则呈先下降后增加趋势,而增长绝缘通道长度会使推进性能下降。能量分配机理分析显示,双极板PPT推力效率提高的主要原因是能将更多能量分配给动能,提高了效率。本文为了给多脉冲放电PPT的控制电路设计提供参考,对PPT的极板击穿过程进行了实验研究。结果发现,PPT的火花塞点火与电容放电之间存在1-10μs左右的时间延迟,延迟时间随放电电压的增加而缩短,随极板间距变宽而变长,随PPT连续点火次数的增加而上升。在设计双脉冲放电PPT控制电路时,需要考虑放电延迟及其变化规律。