一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器制造技术

本发明专利技术公开一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，由多孔结构阴极、两个阴极连接件及尾部端盖组成的阴极部分，套上绝缘套筒后，再通过绝缘衬套和尾部螺钉与中间连接件的左端面进行连接；由阳极、阳极衬套及阳极外壳组成的阳极部分，通过阳极挡环及阳极螺钉，与中间连接件的右侧面进行连接。中间连接件上开设有两个相通的进气通道，通过两个进气管道进气。由此推进剂分三路供给，两路分别经由两个气管道与进气通道到达阳极，另一路经由阴极连接件与阴极内部到达阳极。本发明专利技术推力器，外部还同轴套有环形附加磁线圈；本发明专利技术满足了大功率条件下推力器对电子发射能力的要求，而阴极有效截面积的增大也提高了阴极的可靠性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器
本专利技术涉及空间电磁式电推力器
，具体来说，是一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器。
技术介绍
作为电推力器的一种，磁动力等离子体(MPD)推力器利用电流和磁场相互作用产生的洛伦兹力来获得高的比冲及推力密度，在未来的载人太空飞行中有很大的应用前景。与自身场磁等离子体动力推力器(SF-MPDT)相比，附加场磁等离子体动力推力器(AF-MPDT)能够在同等的功率范围下达到更高的比冲(喷气速度)，且能更好地保证推力器在大电流工作条件下的稳定性，更适用于大功率的任务使命。此外，增大推力器的放电电流能够显著地提高推力器内部的电磁加速效应、等离子体的喷出速度，进而提高推力器的比冲及推力。事实上，鉴于大功率空间推进的提出及空间任务的需求，对大电流AF-MPDT的研究具有更加深远的意义。对SF-MPDT的研究始于上世纪60年代的美国，俄罗斯、德国、意大利、英国和日本等国也相继开展了此方面的研究，但对于AF-MPDT而言，由于引入了外加磁场，其内部的物理过程及等离子体加速机制更加复杂，很难形成统一的结论。此外，大电流条件下AF-MPDT面临着大通量电子供给和绝缘等诸多问题，值得进一步研究。
技术实现思路
为了解决AF-MPDT在大电流工作条件下的电子供给和绝缘等问题，本专利技术提供一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，它的电子发射面积大，能够满足大功率条件下的电子供给要求，此外，它采用一体式的绝缘结构设计，并避免在绝缘体侧壁上开通气孔，有效地提高了电极间的绝缘性。一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，包括阳极部分、绝缘套筒、阴极部分、中间连接件、进气管道与环形附加磁线圈。所述阳极部分包括阳极、阳极衬套、阳极外壳与阳极挡环；其中，阳极与阳极衬套同轴设置在阳极外壳内；通过阳极外壳后端内壁周向上设计的凸缘，与阳极前端外壁周向上设计的台肩搭接配合，实现阳极与阳极衬套的后向定位。阳极外壳上套装阳极挡环，并通过螺栓将阳极外壳与中间连接件间拧紧固定，实现中间连接件与阳极外壳间的定位；且中间连接件后部由阳极外壳前端伸入阳极外壳内，用来实现阳极衬套与阳极的前向定位。所述绝缘套筒后端穿过中间连接件，同轴设置于阳极衬套内；绝缘套筒外壁与中间连接件后部内壁以及阳极衬套内壁间具有一定间隔，分别形成环形空腔A与环形空腔B；通过绝缘套筒前端周向上设计有凸缘与中间连接件前端面配合，实现绝缘套筒的前向定位。所述阴极部分包括阴极连接件A、阴极连接件B、阴极与端盖。其中，阴极连接件A为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；通过阴极连接件A前端周向上设计的凸缘D，与绝缘套筒前端面间配合，实现阴极连接件A的后向定位；阴极连接件A前端套有端盖，端盖通过螺栓与阴极连接件A前端周向上设计的连接面固连；端盖通过螺钉与中间连接件固定；由此实现了阴极连接件A与绝缘套筒的前向定位。阴极连接件B为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；前端与阴极连接件A后端螺纹配合固定；所述阴极为多孔阴极，前端与阴极连接件B后顶紧固定；多孔阴极的后端由绝缘套筒后端面中心位置开设的穿孔穿出，位于阳极内部。上述中间连接件上安装有两条进气管道，令分别为进气管道A与进气管道B；且在中间连接件上还开有进气通道A与进气通道B。进气通道A一端与进气管道A连通，进气通道B一端与进气管道B连通；进气通道A与进气通道B的另一端均与空腔A连通。所述环形附加磁线圈通过支架同轴架设在多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器外部，为推力器提供所需的强磁场。本专利技术的优点为：1、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，采用了多孔阴极的结构形式，以较为简单的方式满足了大功率条件下推力器对电子发射能力的要求，而阴极有效截面积的增大也提高了阴极的可靠性和使用寿命；2、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，绝缘套筒采用一体式的设计，以较为简单的结构形式实现了阴极、中间连接件和阳极间的绝缘，此外，避免了在绝缘套筒外壁上开通气孔，有效地降低了大电流工作条件下电弧通过通气孔击穿阴阳极的可能性、提高了推力器的绝缘性；3、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，外部同轴套有环形附加磁线圈，为推力器提供所需的缓慢扩张的外加磁场，增强推力器电磁加速的效果；且环形附加磁线圈的轴向位置可调，以便研究磁场位形对推力器性能的影响；4、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，可实现推进剂三路供给，通过对多路流量的自由控制可以实现不同的工况组、便于试验研究，且经过阴极内孔的推进剂能够加速阴极的冷却、有效地降低阴极的腐蚀程度；5、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，阴极连接件设计为两部分结构，其中阴极与阴极连接件A之间的配合采用锥面配合的方式，以最大程度地方便阴极的拆卸和更换；6、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，推力器中各部件间基本上采用螺栓连接的方式，最大程度上方便零件的调整和更换；7、本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，对于多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器的试验研究以及未来大功率电推力器的研究有重要的意义。附图说明图1是本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器整体结构剖视图；图2是本专利技术多孔阴极的剖视图。图中：1-阳极部分2-绝缘套筒3-阴极部分4-中间连接件5-进气管道6-环形附加磁线圈7-支架左挡块8-支架右挡块9-安装支架10-空腔A11-空腔B12-进气通道A13-进气通道B101-阳极102-阳极衬套103-阳极外壳104-阳极挡环301-阴极连接件A302-阴极连接件B303-阴极304-端盖305-连接面306-钍钨棒307-安装面具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的说明。本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，包括阳极部分1、绝缘套筒2、阴极部分3、中间连接件4、进气管道5与环形附加磁线圈6。中间连接件4作为本专利技术多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器阳极部分1、绝缘套筒2、阴极部分3与进气管道5间的连接定位中间件。所述阳极部分1包括阳极101、阳极衬套102、阳极外壳103与阳极挡环104；其中，阳极101采用耐高温钼材料，为圆筒状外形，其内型面可以根据需要设计为直通道、后部扩张通道或者前部收敛后部扩张通道多种形式，本专利技术中阳极101内型面采用后部扩张形式。阳极101与阳极衬套102同轴设置在阳极外壳103内，阳极101的前端面与阳极衬套102的后端面贴合，且阳极衬套102外壁与阳极外壳103内壁贴合。阳极外壳103后端内壁周向上设计有凸缘A；阳极前端外壁周向上设计有台肩；通过凸缘A与台肩搭接配合，实现阳极101与阳极衬套102的后向定位。中间连接件4采用2Cr13材料，后部设计为筒状结构，中心位置开有通孔；中间连接件4的后部由阳极外壳103前端伸入阳极外壳103内，外壁与阳极外壳103内壁贴合；且后端端部插入阳极衬套102前端端面外缘开设的环形凹槽内，实现中间连接件4与阳极衬套102间的定位。阳极外壳103前端外壁周向上设计有凸缘B，通过在阳极外壳103上套装阳极挡环104，使阳极挡环104与凸缘B搭接配合，并通过螺栓将阳极挡环104与中间连接件4间拧紧固定，实现中间连接件4与阳极外壳103间的定位，同时，实现阳极衬套102与阳极101的前向定位。中间连接件4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，其特征在于：包括阳极部分、绝缘套筒、阴极部分、中间连接件、进气管道与环形附加磁线圈； 所述阳极部分包括阳极、阳极衬套、阳极外壳与阳极挡环；其中，阳极与阳极衬套同轴设置在阳极外壳内；通过阳极外壳后端内壁周向上设计的凸缘，与阳极前端外壁周向上设计的台肩搭接配合，实现阳极与阳极衬套的后向定位；阳极外壳上套装阳极挡环，并通过螺栓将阳极外壳与中间连接件间拧紧固定，实现中间连接件与阳极外壳间的定位；且中间连接件后部由阳极外壳前端伸入阳极外壳内，用来实现阳极衬套与阳极的前向定位； 所述绝缘套筒后端穿过中间连接件，同轴设置于阳极衬套内；绝缘套筒外壁与中间连接件后部内壁以及阳极衬套内壁间具有一定间隔，分别形成环形空腔A与环形空腔B；通过绝缘套筒前端周向上设计有凸缘与中间连接件前端面配合，实现绝缘套筒的前向定位； 所述阴极部分包括阴极连接件A、阴极连接件B、阴极、端盖；其中，阴极连接件A为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；通过阴极连接件A前端周向上设计的凸缘D，与绝缘套筒前端面间配合，实现阴极连接件A的后向定位；阴极连接件A前端套有端盖，端盖通过螺栓与阴极连接件A前端周向上设计的连接面固连；端盖通过螺钉与中间连接件固定；由此实现了阴极连接件A与绝缘套筒的前向定位；阴极连接件B为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；前端与阴极连接件A后端螺纹配合固定；所述阴极为多孔阴极，前端与阴极连接件B后顶紧固定；多孔阴极的后端由绝缘套筒后端面中心位置开设的穿孔穿出，位于阳极内部； 上述中间连接件上安装有两条进气管道，令分别为进气管道A与进气管道B；且在中间连接件上还开有进气通道A与进气通道B；进气通道A一端与进气管道A连通，进气通道B一端与进气管道B连通；进气通道A与进气通道B的另一端均与空腔A连通； 所述环形附加磁线圈通过支架同轴架设在多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器外部。...

【技术特征摘要】
1.一种多孔阴极附加场磁等离子体动力推力器，其特征在于：包括阳极部分、绝缘套筒、阴极部分、中间连接件、进气管道与环形附加磁线圈；所述阳极部分包括阳极、阳极衬套、阳极外壳与阳极挡环；其中，阳极与阳极衬套同轴设置在阳极外壳内；通过阳极外壳后端内壁周向上设计的凸缘，与阳极前端外壁周向上设计的台肩搭接配合，实现阳极与阳极衬套的后向定位；阳极外壳上套装阳极挡环，并通过螺栓将阳极外壳与中间连接件间拧紧固定，实现中间连接件与阳极外壳间的定位；且中间连接件后部由阳极外壳前端伸入阳极外壳内，用来实现阳极衬套与阳极的前向定位；所述绝缘套筒后端穿过中间连接件，同轴设置于阳极衬套内；绝缘套筒外壁与中间连接件后部内壁以及阳极衬套内壁间具有一定间隔，分别形成环形空腔A与环形空腔B；通过绝缘套筒前端周向上设计有凸缘与中间连接件前端面配合，实现绝缘套筒的前向定位；所述阴极部分包括阴极连接件A、阴极连接件B、阴极、端盖；其中，阴极连接件A为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；通过阴极连接件A前端周向上设计的凸缘D，与绝缘套筒前端面间配合，实现阴极连接件A的后向定位；阴极连接件A前端套有端盖，端盖通过螺栓与阴极连接件A前端周向上设计的连接面固连；端盖通过螺钉与中间连接件固定；由此实现了阴极连接件A与绝缘套筒的前向定位；阴极连接件B为筒状结构，同轴设置于绝缘套筒内；阴极连接件B前端与阴极连接件A后端螺纹配合固定；所述阴极为多孔阴极，前端与阴极连接件B后顶紧固定；多孔阴极的后端由绝缘套筒后端面中心位置开设的穿孔穿出，位于阳极内部；上述中间连接件上安装有两条进气管道，令分别为进气管道A与进气管道B；且在中间连接件上还开有进气通道A与进...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤海滨，孔梦迪，杨文将，徐宇杰，王宝军，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11