ETD

• electric propulsion
• erosion
• erosione
• Hall thrusters
• lifetime
• propulsione elettrica
• propulsori Hall
• vita operativa

La presente tesi riguarda lo sviluppo di un modello fluido quasi unidimensionale per la descrizione della scarica di plasma e dei fenomeni di erosione delle pareti nei propulsori Hall, una delle tecnologie di propulsione elettrica più mature impiegate per missioni orbitali e interplanetarie. L’obiettivo del lavoro è la previsione dell’evoluzione temporale dell’erosione dei canali dielettrici, principale meccanismo limitante della vita operativa di tali dispositivi. Il modello proposto risolve, in condizioni stazionarie, le equazioni di conservazione per neutri, ioni ed elettroni lungo il canale di accelerazione, includendo termini fenomenologici che rappresentano le interazioni plasma–parete e un trasporto elettronico descritto mediante la legge di Ohm generalizzata, con contributi di diffusione classica e anomala. Il codice numerico è accoppiato a un modello di sputtering semi-empirico per il bombardamento di ioni di xenon su ceramiche BNSiO₂, consentendo di aggiornare iterativamente la geometria del canale e di stimare la progressione dell’erosione nel tempo. Il modello è stato applicato ai propulsori SPT-100 e HT-100, mostrando un buon accordo con i dati sperimentali e numerici disponibili e dimostrando la capacità di fornire uno strumento predittivo efficiente per l’analisi della vita operativa e il supporto alla progettazione di propulsori Hall.