当前航空航天科学技术虽然发展迅速,但是要步入深空,还需脚踏实地,一步一个脚印,推动航空航天科学技术稳步向前。本文主要对用来探索深空的离子推力器的性能提升开展研究,并主要聚焦在离子推力器放电室内的磁场结构以及推力器的栅极结构对推力器性能产生的影响,从而得到使离子推力器性能得以提升的磁场和栅极结构方案。针对传统Kaufman型离子推力器放电性能与磁场结构关系的研究,本文不再是笼统的设计磁感应强度与等离子体相关的数值模拟实验,来探讨磁场结构与推力器放电性能的关系,而是从永磁体空间磁场分布数学模型出发,确定影响推力器放电室内空间磁场分布的两个关键参数,以这两个关键参数为驱动变量,设计并进行的数值模拟仿真实验。结果表明:放电室内无场区体积随磁环尺寸的变化存在最大值,同时在该情况下也对应着最大的推力和最小的放电损失。对于磁环充磁强度对放电性能的影响,在所仿真计算范围内,无场区体积变化幅度不明显,推力器产生的推力呈现出逐步攀升的趋势。环型离子推力器是一种新型概念的离子推力器,有着更大的推力和更高的比冲。目前对环型离子推力器放电性能进行研究的成果还相对较少,本文针对其空心阴极偏置的特点,设计数值模拟实验,系统性的探究其放电室通道宽度对其放电性能产生的影响。即在分别保证三个关键变量:初始构型的放电室外径、初始构型的底部阳极壁面积、初始构型的侧面阳极壁面积不变的情况下,分别设计并进行三组数值模拟仿真实验。根据三组数值模拟实验的结果进一步收缩了优化空间,显示了环型离子推力器的底部阳极壁、侧面阳极壁以及放电室通道宽度对其放电性能的影响。最后,设计并执行了一组偏心磁环组的数值模拟,结果显示,通过放电室磁环的偏心设计,在一定程度上可以缓解因空心阴极偏置而导致的放电不均匀问题。研究了栅极结构对推力器放电性能的影响,主要是通过调整屏栅极和加速栅极,加速栅极和减速栅极的间距来调整栅极组合结构。分别对三种不同的等离子体密度设置工况进行数值仿真实验,得到通过栅极孔的束流及电势分布、单孔束流、冲击电流等放电性能指标,并进行了栅极结构性能的对比分析、聚焦情况和栅极的寿命分析。