一种真空弧推力器、多模式结构、多模式实现方式制造技术

技术编号:14901298 阅读:190 留言:0更新日期:2017-03-29 16:41
一种真空弧推力器,该推力器包括置于中央的阴极,该阴极外周依次同心设置绝缘器II、共同阳极、绝缘器I及外环阴极。其多模式结构为:电源负极接并联的且分别由开关K1、K2控制的电感器L1和电感器L2,该并联的电感器L1和电感器L2的另一端分别接固态开关K0、开关K3、开关 K5、开关K7、开关K8,而固态开关K0另一端接地,开关K3、开关K8另一端接阴极,开关 K5、开关K7另一端同接外环阴极;开关 K4、开关K6、开关K9一端同接共同阳极,而开关 K4、开关K6、开关K9另一端同接电源正极。所述多模式结构有六种实现方式。本发明专利技术不仅提高了推力器的效率、增加了推力器的寿命,而且可以适应不同的功率和推力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于空间的真空弧推力器、多模式结构及实现方式,属于航天器推进

技术介绍
真空弧推力器是通过阴阳极间放电产生等离子体,等离子体离子通过气动加速、电子—离子摩擦等加速机制加速产生推力器的电推进设备。主要用于微纳卫星和皮卫星的空间推进。执行的推进功能主要包括位置保持、轨道机动等任务,目前的同轴型真空弧推力器在固定频率下工作模式单一,难以满足卫星不同推进需求。如轨道机动要求相应快,相应的推力器功率较大,位置保持要求的推力器功率较小。设计具有多种工作模式的真空弧推力器具有重要意义。在多环真空弧推力器的基础上,设定不同的工作模式能够满足微纳卫星和皮卫星的不同类型推进需求。
技术实现思路
本专利技术提出一种真空弧推力器,有助于推力器性能及寿命的提高;本专利技术的另一目的是提出一种真空弧推力器的多模式结构及多模式实现方式,以适应卫星的不同推进需求。本专利技术所采用的技术方案为:一种真空弧推力器,该推力器包括置于中央的阴极,该阴极外周依次同心设置绝缘器II、共同阳极、绝缘器I及外环阴极;所述阴极、绝缘器II、共同阳极、绝缘器I及外环阴极依次安装在安装底座的阴极安装槽、绝缘器II安装座、共同阳极安装槽、绝缘器I安装座及外环阴极安装槽中;所述安装底座的外端面从中心向外依次设置阴极接线柱、共同阳极接线柱及外环阴极接线柱;该阴极接线柱及外环阴极接线柱连接至电源的负极,共同阳极接线柱连接至电源的正极;绝缘器I及绝缘器II处于安装底座内的端面上镀有金属导电膜。一种真空弧推力器的多模式结构,所述电源负极接并联的且分别由开关K1、K2控制的电感器L1和电感器L2,该并联的电感器L1和电感器L2的另一端分别接固态开关K0、开关K3、开关K5、开关K7、开关K8,而固态开关K0的另一端接地,开关K3、开关K8的另一端接阴极,开关K5、开关K7的另一端同接外环阴极;开关K4、开关K6、开关K9的一端同接共同阳极,而开关K4、开关K6、开关K9的另一端同接电源的正极。一种真空弧推力器的多模式结构的多模式实现方式,该实现方式包括六种;具体为:所述电感器L1接入电路而电感器L2不接入电路时,固态开关K0通过脉冲信号控制,充电脉冲宽度分别取值;充电脉冲宽度为时,闭合开关K3和K4,而开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K5和开关K6,开关K3、开关K4、开关K7、开关K8和开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K7、开关K8和开关K9,开关K3、开关K4、开关K5、开关K6打开;当电感器L2接入电路而电感器L1不接入电路时,固态开关K0通过脉冲信号控制,充电脉冲宽度分别取值,充电脉冲宽度为时,闭合开关K3和K4,而开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K5和开关K6,开关K3、开关K4、开关K7、开关K8和开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K7、开关K8和开关K9,开关K3、开关K4、开关K5、开关K6打开。本专利技术的真空弧推力器是基于目前相对成熟的同轴型真空弧推力器技术,提出了一种三环VAT的概念,本概念的内涵为在目前成熟的同轴型VAT设计的基础上将单阴极、单阳极结构改进为共阳极的双阴极结构。推力器工作时,电源处理单元产生的电压峰同时击穿两组阴阳极之间绝缘器上的导电膜,诱导两组阴阳极之间的主放电。两个阴极端面同时产生阴极斑点,阴极发射的电子造成发射的金属原子的电离产生等离子体,等离子体在气动和电子—离子摩擦等机制加速下产生推力。本专利技术的优点包括:(1)增加的外环阴极增加了阴极烧蚀的均匀性,有利于增加推力器的寿命;(2)增加的外环阴极降低了羽流离子流密度,可以降低空间电荷效应,减小羽流发散角,增加了推力,提高了推力器的效率,并可减轻羽流金属离子对航天器表面的污染;(3)在固定频率下,推力器总共有6种工作模式,不同的工作模式对应不同的功率和推力,适合于执行不同类型的任务,小功率模式适合卫星的位置保持,大功率模式适合于卫星的轨道机动。附图说明图1为本专利技术真空弧推力器的结构示意图;图2为本专利技术真空弧推力器的安装底座结构示意图;图3为本专利技术真空弧推力器的接线柱位置示意图;图4为本专利技术真空弧推力器的多模式结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。实施例1,参照图1、2、3,一种真空弧推力器,该推力器包括置于中央的柱形阴极6(柱形阴极可以使阴极烧蚀均匀,有利于增加推力器的寿命),该柱形阴极6外周依次同心设置绝缘器II5、共同阳极4、绝缘器I3及外环阴极2;所述柱形阴极6、绝缘器II5、共同阳极4、绝缘器I3及外环阴极2依次安装在安装底座的柱形阴极安装槽11、绝缘器II安装座10、共同阳极安装槽9、绝缘器I安装座8及外环阴极安装槽7中;所述安装底座的外端面从中心向外依次设置柱形阴极接线柱14、共同阳极接线柱13及外环阴极接线柱12;该阴极接线柱14及外环阴极接线柱12连接至电源1的负极,共同阳极接线柱13连接至电源1的正极;绝缘器I3及绝缘器II5处于安装底座内的端面上镀有金属导电膜以利于电压击穿。实施例2,实施例2,在实施例1的基础上,根据需要依次增加绝缘环和阴极环形成多环结构的真空弧推力器,以拓展推力器的功率,扩大推力器的应用范围。推力器工作时,电源处理单元产生的电压峰同时击穿两个绝缘器端面上的金属导电膜,诱导两组阴阳极之间的主放电发生。产生的等离子体离子通过气动和电子—离子摩擦等机制加速,进而产生推力。实施例3,参照图4,一种真空弧推力器的多模式结构,是在实施例1的基础上得到的。所述电源1负极接并联的且分别由开关K1、K2控制的电感器L1和电感器L2,该电感器L1、电感器L2的另一端分别接开关K0、开关K3、开关K5、开关K7、开关K8,而开关K0的另一端接地,开关K3、开关K8的另一端接阴极6,开关K5、开关K7的另一端共同接外环阴极2;开关K4、开关K6、开关K9的一端同接共同阳极4,而开关K4、开关K6、开关K9的另一端同接电源1的正极。在上述结构下,推力器在固定频率下总共有6种工作模式,不同的工作模式对应不同的功率和推力。具体为:所述电感器L1接入电路而电感器L2不接入电路时,固态开关K0通过脉冲信号控制,充电脉冲宽度分别取值;充电脉冲宽度为时,闭合开关K3和K4,而开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K5和开关K6,开关K3、开关K4、开关K7、开关K8和开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K7、开关K8和开关K9,开关K3、开关K4、开关K5、开关K6打开;当电感器L2接入电路而电感器L1不接入电路时,固态开关K0通过脉冲信号控制,充电脉冲宽度分别取值,充电脉冲宽度为时,闭合开关K3和K4,而开关K5、开关K6、开关K7、开关K8、开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K5和开关K6,开关K3、开关K4、开关K7、开关K8和开关K9打开;充电脉冲宽度为时,闭合开关K7、开关K8和开关K9,开关K3、开关K4、开关K5、开关K6打开。本专利技术可以很大程度上增加推力器的工作模式,适应卫星的不同推进需求,从而提高推力器的性能,可广泛应用于微纳卫星和皮卫星的位置保持、轨道转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空弧推力器,其特征在于:该推力器包括置于中央的阴极(6),该阴极(6)外周依次同心设置绝缘器II(5)、共同阳极(4)、绝缘器I(3)及外环阴极(2);所述阴极(6)、绝缘器II(5)、共同阳极(4)、绝缘器I(3)及外环阴极(2)依次安装在安装底座的阴极安装槽(11)、绝缘器II安装座(10)、共同阳极安装槽(9)、绝缘器I安装座(8)及外环阴极安装槽(7)中;所述安装底座的外端面从中心向外依次设置阴极接线柱(14)、共同阳极接线柱(13)及外环阴极接线柱(12);该阴极接线柱(14)及外环阴极接线柱(12)连接至电源(1)的负极,共同阳极接线柱(13)连接至电源(1)的正极;绝缘器I(3)及绝缘器II(5)处于安装底座内的端面上镀有金属导电膜。

【技术特征摘要】
1.一种真空弧推力器,其特征在于:该推力器包括置于中央的阴极(6),该阴极(6)外周依次同心设置绝缘器II(5)、共同阳极(4)、绝缘器I(3)及外环阴极(2);所述阴极(6)、绝缘器II(5)、共同阳极(4)、绝缘器I(3)及外环阴极(2)依次安装在安装底座的阴极安装槽(11)、绝缘器II安装座(10)、共同阳极安装槽(9)、绝缘器I安装座(8)及外环阴极安装槽(7)中;所述安装底座的外端面从中心向外依次设置阴极接线柱(14)、共同阳极接线柱(13)及外环阴极接线柱(12);该阴极接线柱(14)及外环阴极接线柱(12)连接至电源(1)的负极,共同阳极接线柱(13)连接至电源(1)的正极;绝缘器I(3)及绝缘器II(5)处于安装底座内的端面上镀有金属导电膜。2.根据权利要求1所述的一种真空弧推力器,其特征在于:所述阴极(6)为柱形结构。3.根据权利要求1所述的一种真空弧推力器的多模式结构,其特征在于:所述电源(1)负极接并联的且分别由开关K1、K2控制的电感器L1和电感器L2,该并联的电感器L1和电感器L2的另一端分别接固态开关K0、开关K3、开关K5、开关K7、开关K8,而固态开关K0的另一端接地,开关K3、开关K8的另一端接阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴先明张天平李啸天任亮贾艳辉王尚民柯于俊
申请(专利权)人:兰州空间技术物理研究所
类型:发明
国别省市:甘肃;62

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