The invention discloses a solid pulse plasma thruster with high propellant utilization rate and a working method thereof, belonging to the field of micro satellite space propulsion technology. The present invention includes a constant force spring, fixed on the propellant insulation board, semiconductor spark plug, increase element impulse with permanent magnet, the cathode plate and increase the thrust with a permanent magnet, an anode plate, a high-voltage power supply, the main discharge capacitor, diode, fixed with the insulation board, the propellant gas for solid propellant; increase slowed neutral the speed of the gas storage cavity respectively in cathode, anode plate, spacing between the plates in the rear side of the storage cavity increases gas, near the nozzle end plate in parallel arrangement; in the opposite direction of self magnetic field added increasing element impulse with permanent magnet; adding specific impulse by the permanent magnet in the same direction of self magnetic field. The invention can improve the propellant utilization ratio of the solid pulse plasma thruster, has the advantages of low cost, and is suitable for the main thrusters of micro nano satellites and the regulating devices of various large satellites.
【技术实现步骤摘要】
一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器及工作方法
本专利技术涉及一种固体脉冲等离子体推力器及工作方法,属于微小卫星航天推进
技术介绍
成本低、研制周期短、发射灵活且有效载荷低是微小卫星的主要优点,目前微小卫星已在通信、遥感、对地观测和空间试验等领域具有广泛应用。近年来,国内外微小卫星的发展十分迅速,其空间发射数量在整体上呈增长趋势。由于微小卫星受到总功率、质量和体积的限制,其推进系统需要具备重量轻、功耗低、体积小、寿命长、推力精确等特点。电推进技术具有推力小、比冲高、推力可控等优点,非常适合作为微小卫星的推进技术。作为最早应用于航天任务的电推力器,脉冲等离子体推力器(PulsedPlasmaThruster)具有比冲高、结构简单、控制方便灵活、能在低功率下稳定工作等特点,可以满足微小卫星,尤其是质量小于100kg的微小卫星对系统提出的低功耗和低质量等严苛要求。目前已成功应用于位置保持、姿态控制以及轨道转移等十余次在轨推进任务,是微小卫星电推进系统发展的重要方向。但目前固体脉冲等离子体推力器由于其极低的工作效率(通常小于10%)而饱受诟病。
技术实现思路
本专利技术公开的一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器及工作方法要解决的技术问题为提高固体脉冲等离子体推力器的推进剂利用率,具有成本低的优点。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,包括恒力弹簧、固定推进剂用的上绝缘板、半导体火花塞、增加元冲量用永磁铁、阴极极板、增加比冲用永磁铁、阳极极板、高压电源、主放电电容器、二极管、固定推进剂用的下 ...
【技术保护点】
一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,包括恒力弹簧(1)、固定推进剂用的上绝缘板(2)、半导体火花塞(3)、阴极极板(5)、阳极极板(7)、高压电源(8)、主放电电容器(9)、二极管(10)、固定推进剂用的下绝缘板(11)、固体推进剂(12);恒力弹簧(1)用于给固体推进剂(12)提供恒定推力;主放电电容器(9)一端通过二极管(10)与阳极极板(7)相连接,另一端直接与阴极极板(5)连接,并通过高压电源(8)进行充电;其特征在于:对原有平板极板作如下改进,分别在阴极极板(5)、阳极极板(7)靠近半导体火花塞(3)一侧增加用于减慢中性气体前进速度的气体储存腔,在气体储存腔后侧增大阴极极板(5)与阳极极板(7)之间的间距,且阴极极板(5)与阳极极板(7)在靠近喷口末端为平行布设;半导体火花塞(3)镶嵌在阴极极板(5)内;在等离子体团产生的自感磁场相反方向上添加增加元冲量用永磁铁(4),所述的增加元冲量用永磁铁(4)固定在气体储存腔上,用于减慢等离子体团的前进速度;在等离子体团产生的自感磁场相同方向上添加增加比冲用永磁铁(6),所述的增加比冲用永磁铁(6)固定在极板加速区域,用于增大等离 ...
【技术特征摘要】
1.一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,包括恒力弹簧(1)、固定推进剂用的上绝缘板(2)、半导体火花塞(3)、阴极极板(5)、阳极极板(7)、高压电源(8)、主放电电容器(9)、二极管(10)、固定推进剂用的下绝缘板(11)、固体推进剂(12);恒力弹簧(1)用于给固体推进剂(12)提供恒定推力;主放电电容器(9)一端通过二极管(10)与阳极极板(7)相连接,另一端直接与阴极极板(5)连接,并通过高压电源(8)进行充电;其特征在于:对原有平板极板作如下改进,分别在阴极极板(5)、阳极极板(7)靠近半导体火花塞(3)一侧增加用于减慢中性气体前进速度的气体储存腔,在气体储存腔后侧增大阴极极板(5)与阳极极板(7)之间的间距,且阴极极板(5)与阳极极板(7)在靠近喷口末端为平行布设;半导体火花塞(3)镶嵌在阴极极板(5)内;在等离子体团产生的自感磁场相反方向上添加增加元冲量用永磁铁(4),所述的增加元冲量用永磁铁(4)固定在气体储存腔上,用于减慢等离子体团的前进速度;在等离子体团产生的自感磁场相同方向上添加增加比冲用永磁铁(6),所述的增加比冲用永磁铁(6)固定在极板加速区域,用于增大等离子体的前进速度至满足推力器的比冲需求。2.如权利要求1所述的一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,其特征在于:为防止中性气体团在未进入气体储存腔前从固体推进剂(12)两侧扩散,固体推进剂(12)端面为半圆形凹槽。3.如权利要求1或2所述的一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,其特征在于:为定位增加元冲量用永磁铁(4)、增加比冲用永磁铁(6)相对于阴极极板(5)与阳极极板(7)的位置,在阴极极板(5)与阳极极板(7)上增加定位圆柱,所述的圆柱用于与增加元冲量用永磁铁(4)、增加比冲用永磁铁(6)进行相互定位与固定。4.如权利要求1或2所述的一种高推进剂利用率固体脉冲等离子体推力器,其特征在于:所述的增加元冲量用永磁铁(4)根据减慢等离子体的前进速度需要而定,选一组;所述的增加比冲用永磁铁(6)数量根据满足推力器的...
【专利技术属性】
技术研发人员:武志文,孙国瑞,杜蕊,刘惟恒,郭颖慧,王宁飞,刘向阳,谢侃,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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