The invention discloses a spherical-like high-precision vector synthesis nuclear energy micro-thruster, which comprises five substructures: a spherical-like vector synthesis support, a nuclear power panel, a panel control switch, a panel heat transfer unit and a thermoelectric conversion center. The invention uses the kinetic energy of particles formed by nuclear spontaneous decay to form recoil power, uses spherical-like structure to arrange thrust units with different thrust directions, and controls each thrust unit independently and continuously through a laminated counter-rotating structure to form a micro-thruster with high precision and adjustable total thrust and direction, and accompanies the decay. The raw heat energy is further converted into a power source and a heat source, and the present invention is particularly suitable for precise control applications of high precision and high stability platforms.
【技术实现步骤摘要】
类球形结构高精度矢量合成核能微推进系统
本专利技术属于空间核能推进、微推进和矢量推进
,具体而言,本专利技术涉及一种类球形结构高精度矢量合成核能微推进器,具体为是面向航天器应用的、核能推力面元通过类足球结构进行合成、通过面元开关进行大小、开闭状态控制的高精度矢量推力合成推进系统。
技术介绍
近年来,随着空间科技的不断发展以及空间探索的持续深入,空间飞行器的动力源种类逐渐丰富,从微牛量级至千牛以上的动力系统,姿态调整系统层出不穷,与之配套的推进装置在不断的实践中也逐渐产生了许多改变和革新。目前,国际上先进推进的种类很多,已有的先进电推进有近十种方案,涉研单位广泛,成熟度不一,非电推进也有很多方案,如:微波/激光(合称能量束)推进、聚变、电帆、金属氢、高氮化合物、反物质、裂变碎片推进等。这些先进推进很多处于TRL<3阶段,先进推进领域研究还很不充分。核能推进是航天器先进推进技术的前沿之一。在各种先进推进中,核能具有能量密度高、寿命长、比冲大的特点,是先进推进研发的前沿之一,NASA在“未来空间技术发展路线”和“三十项关键技术”都提到要大力发展先进核能推进。目前,核能推进的关注点几乎围绕在核热推进,其核心是一个裂变堆,而裂变以外其他核能推进都属于尚无足够技术支撑的超前概念,如核聚变,反物理和裂变碎片等。基于裂变的核热推进也处于起步阶段,国际上核裂变应用于空间推进还处于理论与实验研究阶段(主要是美、俄),国内尚无相关的空间实验。核裂变堆最大的困难在于小型化,其受到裂变临界体积的限制,目前不能达到立方米以下的体积、吨以内的质量,并不适应小型化应用 ...
【技术保护点】
1.类球形高精度矢量合成核能微推进系统,包括但不限于:类球形矢量合成支架、核能动力面元、面元控制开关、面元传热单元、热电转换中心五个子结构,其特征在于:类球形矢量合成支架,其为一类球形外凸构型,由一到多种正多边形平面拼接组成类球形结构,使平面上附着的核能动力面元的独立推力指向类球形结构中心,进而提供了分推力的矢量合成为总推力的基本构型,是高精度推力和方向控制的结构基础;核能动力面元,由薄膜基底上附着α放射性衰变材料形成;α放射性衰变材料向基底侧2π空间发射的α粒子被基底阻挡吸收,不形成推力,向开放的2π空间发射的α粒子,形成推力;该面元的推力垂直于面元表面,从基底侧指向α放射性衰变材料侧,面元开放面积提供推力,被遮挡面积不提供推力,衰变材料在放射性耗尽前恒定发热;面元与面元控制开关的最大开放孔径尺寸一致、配准,位于面元控制开关底部;面元控制开关对核能动力面元的面积、推力进行连续控制;面元控制开关成叠层环形,形成中央通道;面元的面积遮挡结构采用多叶结构,嵌入控制结构中;开关采用对旋方式,控制结构正转,多叶结构反转打开,通道扩大,面元提供的推力变大;反之亦然,控制结构反转,多叶结构正转关闭 ...
【技术特征摘要】
1.类球形高精度矢量合成核能微推进系统,包括但不限于:类球形矢量合成支架、核能动力面元、面元控制开关、面元传热单元、热电转换中心五个子结构,其特征在于:类球形矢量合成支架,其为一类球形外凸构型,由一到多种正多边形平面拼接组成类球形结构,使平面上附着的核能动力面元的独立推力指向类球形结构中心,进而提供了分推力的矢量合成为总推力的基本构型,是高精度推力和方向控制的结构基础;核能动力面元,由薄膜基底上附着α放射性衰变材料形成;α放射性衰变材料向基底侧2π空间发射的α粒子被基底阻挡吸收,不形成推力,向开放的2π空间发射的α粒子,形成推力;该面元的推力垂直于面元表面,从基底侧指向α放射性衰变材料侧,面元开放面积提供推力,被遮挡面积不提供推力,衰变材料在放射性耗尽前恒定发热;面元与面元控制开关的最大开放孔径尺寸一致、配准,位于面元控制开关底部;面元控制开关对核能动力面元的面积、推力进行连续控制;面元控制开关成叠层环形,形成中央通道;面元的面积遮挡结构采用多叶结构,嵌入控制结构中;开关采用对旋方式,控制结构正转,多叶结构反转打开,通道扩大,面元提供的推力变大;反之亦然,控制结构反转,多叶结构正转关闭,通道缩小,面元提供的推力变小;面元传热中心为高导热材料的中空管构成,连接每个核能动力面元与热电转换中心,使得面元与热电转换中心的热端充分换热;中空内部穿行面元控制开关的控制走线;热电转换中心具有热端、热电转换器件和冷端三层结构,热端和冷端形成温差,通过热电转换器件持续发电;冷端仍有较高热量,继续作为航天器热源使用。2.如权利要求1所述的类球形高精度矢量合成核能微推进系统,其特征在于:使用核能自发...
【专利技术属性】
技术研发人员:夏彦,徐飞,何世熠,王鹏,肖文磊,姜利祥,欧学东,欧阳晓平,
申请(专利权)人:北京卫星环境工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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