随着微、纳卫星的快速发展和商业航天逐渐开放，微推进技术研究成为了航天领域的热点。射频离子微推进技术凭借推力连续可调、结构紧凑、比冲高、寿命长等优点，成为国外多家研究单位青睐的电推进技术。随着国内多项高精度空间科学任务逐渐开展，射频离子微推力器的研究开始起步，众多科学问题和工程应用问题急需深入研究。因此，本文以射频离子微推力器作为研究对象，研制了两款推力范围不同的射频离子微推力器，通过探究推力器结构和材料对推力器性能的影响，优化了推力器关键结构组件，使射频离子微推力器达到较优的工作状态，最后利用研制的微推力测量装置得到了微牛级射频离子推力器的性能。

 首先，针对未来空间引力波探测任务对推进系统的需求，研制了一套放电室内径为1cm的射频离子微推力器（μRIT-1）。通过对推力器工作参数、射频天线、放电室和离子光学系统优化，优化了等离子体放电，提高了μRIT-1的工作性能。经过地面性能测试，μRIT-1推力范围为3μN-100μN，推力分辨力优于0.1μN，在0.01Hz-1Hz范围内的推力噪声优于0.4μN/√Hz，部分性能满足空间引力波探测任务需求。当射频功率功率固定在6.0W左右，气体工质流量约为0.10sccm时，μRIT-1地面测试与在轨测试结果一致性较高，是国际首款实现在轨关键技术验证的微牛级射频离子推力器。

 其次，利用脉冲气压引发射频离子推力器离子光学系统栅极间放电的点火方式实现了无中和器点火，降低了推进系统高压单元的复杂性。借助μRIT-1实验平台，研究了钼、热解石墨和新型合金材料Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.2作为栅极时，推力器点火电压与气压和栅极间距的关系。当推力器频繁点火时，栅极间放电会造成栅极材料表面永久性损伤，通过FESEM和EDS检测，分析了该点火方式对不同栅极材料造成损伤的机理和损伤演化过程，为离子光学系统栅极材料的选择和制备奠定了基础。

  然后，针对250km-350km轨道高度的空间任务对推进系统提出的毫牛级推力需求，研制了一套推力范围为0.6mN-5.6mN的射频离子微推力器（RIT-5），通过COMSOL MULTIPYSICS软件模拟和实验两种方式，深入研究了放电室长径比对射频感性耦合等离子体放电特性和推力器性能的影响，分析了放电室长度与等离子体密度、电子温度和功率损耗的关系，以及放电室长径比对离子束流量和推力器效率的影响，得到了RIT-5最佳的放电室长径比。

 最后，基于双丝扭秤结构、角位移差动测量、静电梳弱力产生装置和磁阻尼等，研制并优化了微牛级推力测量系统。通过对测量系统标定和测试，得到其推力测量范围为1μN-200μN，分辨力为0.4μN，满足部分微牛级推力器的静态测量要求。为了扩大推力测量系统的适用范围，对扭摆扭转结构件、扭摆差动测量单元和电缆连接件进行了优化，提高了测量系统的性能，并应用于μRIT-1推力测量。

 本文深入研究了射频离子微推力器各关键结构组件和材料对推力器性能的影响，并通过自研的推力测量装置测得推力器实际推力输出，实现了射频离子微推力器在轨关键技术验证，使射频离子微推力器向航天应用迈出关键一步。