Scaling relations for the geometry of wire to airfoil atmospheric ionic thrusters

This thesis presents a multiparameter experimental investigation on the effects of geometrical parameters on the performance of corona thrusters. A scaling model is presented in order to define physically consistent reference val ues and dimensionless coefficients that describe the main performance indicators. Airfoil collectors of different thickness and chord are tested in a parallel array con figuration at different spacings, gaps and voltages. Direct thrust and electrical measurements are performed and used to determine the dimensionless coefficients. The results identify scaling relations and indicate that collectors with short chord and adequate thickness maximize, within the investigated parameter space, the performance parameters.

Questo lavoro presenta un’indagine sperimentale multiparametrica sugli effetti dei parametri geometrici sulle prestazioni dei propulsori a corona. Viene presentato un modello di scaling per definire valori di riferimento fisicamente consistenti e coefficienti adimensionali che descrivono i principali indicatori di prestazione. Profili di diverso spessore e corda vengono testati in una configurazione multiprofilo a diversi spaziature, gap e tensioni. Sono state effettuate misure dirette di spinta ed elettriche per determinare i coefficienti adimensionali. I risultati evidenziano relazioni di scaling e indicano che i collettori con corda corta e spessore adeguato massimizzano, nello spazio dei parametri indagati, i parametri di prestazione.