一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置制造方法及图纸

一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置包括：贮箱(1)、连接装置(2)、多孔发射极(3)、绝缘对准框(4)、安装硅框(5)、抽取极(6)；贮箱(1)内部中空部分存储推进剂液体，绝缘对准框(4)安装在贮箱(1)上部；抽取极(6)通过安装在抽取极(6)边缘的安装硅框(5)安装在绝缘对准框(4)上；多孔发射极(3)、连接装置(2)安装在抽取极(6)、贮箱(1)之间，多孔发射极(3)通过连接装置(2)与贮箱(1)上部连接；多孔发射极(3)与抽取极(6)之间存在电位差。解决了原有电喷雾推进系统需要配置专门的微泵、微阀等推进剂供给管理装置，且推力精度很大程度上受限于微阀等机构的推进剂供给精度的问题。

A propellant self driving device for MEMS electrospray thruster

A MEMS electrospray propellant Propellant self driving device comprises a tank (1), a connecting device (2), a porous emitter (3), an insulating alignment frame (4), a silicon frame (5), and a decimation (6); the hollow part of the tank (1) stores the propellant liquid in the inner part of the tank (4), and the insulation is mounted on the upper part of the tank (1), and the decimation pole (6) is installed at the decimation pole (6). 6) the edge mounted silicon frame (5) is installed on the insulation alignment frame (4); the porous emitter (3), the connecting device (2) is installed between the decimation pole (6) and the tank (1), and the porous emitter (3) is connected to the upper part of the tank (2) with the tank (1), and there is a potential difference between the porous emitter (3) and the decimation (6). The original electric spray propulsion system needs to configure the special micro pump, micro valve and other propellant supply management devices, and the thrust precision is limited to the precision of the propellant supply of the micro valve and other mechanisms.

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置
本专利技术涉及液体推进
，特别涉及一种推进剂驱动装置。
技术介绍
微纳卫星是未来卫星发展的一个重要方向，微纳卫星具有成本低、研制周期短、扩展能力强、发射方式灵活等优点，并且体积小，行动灵活；微纳卫星还能以多星组网或编队方式飞行，执行更加复杂的空间任务。今年来受到各航天大国的关注，发射数量逐年增多。但是随着微纳卫星执行任务复杂度提高及在轨设计寿命增长，必将需要相应的推进模块完成其姿态控制及轨道保持任务；另一方面，随着微纳卫星发射数量增多，相应的轨道空间资源必将变得紧张，微纳卫星完成任务后的主动离轨也将提上日程，采用推进模块主动降轨进入大气层将是最好的选择之一，电喷雾推进就是可以很好满足这种应用需求的推进方式之一。目前，然而现有电喷雾推进技术中常采用专门的微泵、微阀等推进剂管理装置，一方面微泵、微阀等部件的控制精度将最终影响电喷雾推进的推力分辨率和推力精度，另一方面增加微泵、微阀等贮供管理机构也增加了系统的体积、重量和复杂度。这将不利于微纳卫星上高精度的姿态控制，也不符合微纳卫星对各部组件小体积、轻重量、简单可靠的要求
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种MEMS电喷雾推力器推进剂驱动装置，解决了原有电喷雾推进系统需要配置专门的微泵、微阀等推进剂供给管理装置，且推力精度很大程度上受限于微阀等机构的推进剂供给精度的问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，包括：贮箱、连接装置、多孔发射极、绝缘对准框、安装硅框、抽取极；贮箱内部中空部分存储推进剂液体，绝缘对准框安装在贮箱上部；抽取极通过安装在抽取极边缘的安装硅框安装在绝缘对准框上；多孔发射极、连接装置安装在抽取极、贮箱之间，多孔发射极通过连接装置与贮箱上部连接；多孔发射极与抽取极之间存在电位差。所述贮箱为立方体结构，为多孔材料，孔径为10～200微米。所述多孔发射极包括发射极基板、突起阵列，突起阵列分布在基板表面；突起阵列包括若干突起结构，多个突起结构沿直线分布形成突起结构排，突起结构排依次排列，相邻两排突起结构排中的突起结构交错分布；发射极基板、突起阵列的材料为多孔材料，孔径≤10微米；发射极基板光滑的一侧通过连接装置与贮箱相连。所述连接装置为吸水纸材料。所述抽取极包括抽取极基板、通孔阵列；通孔阵列分布在抽取极基板上，通孔阵列中各通孔的位置与突起阵列中突起结构的位置一一对应；所述抽取极的材料为硅基材料，硅基材料表面镀有金属。所述绝缘对准框和安装硅框保证抽取极与多孔发射极之间平行放置，且保证多孔发射极的突起结构与抽取极的通孔一一对应。所述多孔发射极的突起阵列中任意两个相邻突起结构之间的距离相同。所述抽取极下表面与多孔发射极突起结构尖端之间的距离为100～200微米。所述绝缘对准框的材料为硅基材料，安装硅框材料为硅基材料。所述多孔发射极和抽取极之间的局部电场强度大于等于109V/m。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术的MEMS电喷雾推力器推进剂驱动装置利用毛细现象结合外加电场力驱动推进剂流动，实现了自驱动，避免了微泵、微阀等推进剂供给装置的使用，显著减小推力器体积、重量，使其可以满足微纳卫星对体积、重量的要求；(2)本专利技术的MEMS电喷雾推力器推进剂驱动装置利用毛细现象驱动推进剂流动，可以通过调节毛细管内径的大小来调节对推进剂的驱动情况，此外毛细管孔增加外加电场抽取毛细管端部的推进剂。与原微泵、微阀相比通过调节电压可大大提高推进剂供给流量精度；(3)本专利技术的MEMS电喷雾推力器推进剂驱动装置采用毛细管或多孔材料实现毛细现象驱动推进剂流动，与原微泵、微阀相比加工难度大大降低，且更易实现模块化设计、一体化设计。附图说明图1为本专利技术MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置的结构图；图2为本专利技术的发射极结构图；图3为本专利技术的抽取极的结构图；图4为流量随多孔发射极与抽取极之间电压变化曲线图。具体实施方式本专利技术针对微纳卫星的空间推进需求，提出一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，如图1所示，包括：贮箱1、连接装置2、多孔发射极3、绝缘对准框4、安装硅框5、抽取极6。贮箱1内部中空部分存储推进剂液体，绝缘对准框4安装在贮箱1上部；抽取极6通过安装在抽取极6边缘的安装硅框5安装在绝缘对准框4上；多孔发射极3、连接装置2安装在抽取极6、贮箱1之间，多孔发射极3通过连接装置2与贮箱1上部连接。所述贮箱1为立方体结构，整体为多孔材料，内部中空部分存储推进剂液体；如图2所示，所述多孔发射极3由突起作为基本单元构成的阵列结构，其材料为多孔材料；多孔发射极3包括发射极基板、突起阵列，突起阵列分布在基板表面；突起阵列包括若干突起结构，多个突起结构沿直线分布形成突起结构排，突起结构排依次排列，相邻两排突起结构排中的突起结构交错分布；发射极基板、突起阵列的材料为多孔材料，孔径≤10微米；发射极基板光滑的一侧通过连接装置2与贮箱1相连。如图3所示，所述抽取极6为由通孔作为基本单元构成的阵列结构，抽取极6包括抽取极基板、通孔阵列；通孔阵列分布在抽取极基板上，通孔阵列中各通孔的位置与突起阵列中突起结构的位置一一对应。所述连接装置2在所述多孔发射极3和所述贮箱1之间，为吸水纸材料，保证所述多孔发射极3和贮箱1之间的紧密连接，保证贮箱1中的推进剂液体可以有效供给到多孔发射极3；所述绝缘对准框4和所述安装硅框5，保证所述抽取极6和所述多孔发射极3之间的定位，实现所述抽取极6和所述多孔发射极3之间平行放置，且保证所述多孔发射极3阵列结构中的突起与所述抽取极6阵列结构中的通孔一一对应，并实现所述多孔发射极3和所述抽取极6间的电气隔离。绝缘对准框4和安装硅框5的材料为硅基材料。所述多孔发射极3阵列结构上相邻两排的突起错位排列，并且任意两个相邻突起之间的距离相同。所述抽取极6和所述多孔发射极3之间的距离为100～200微米。所述多孔发射极3和所述贮箱1的材料为多孔材料，其中所述多孔发射极3的孔径≤10微米，所述贮箱1的孔径为10～200微米。所述抽取极6为表面镀金属的硅基材料，例如镀金。基于上述装置，下面对具体工作原理进行详细阐述：由于液体表面张力和曲面内外压强差的作用，浸润液体将在线度小到足以与液体弯月面的曲率半径相比较的毛细管或尺度较小的多孔材料中发生毛细现象。本专利技术就将利用这种毛细现象实现液体推进剂的自驱动，将贮箱1中的推进剂运输到多孔发射极3尖端；随后由于多孔发射极3和抽取极6之间的强电场力作用(可达109V/m)，使得液体推进剂从多孔发射极3尖端喷射。从而最终实现了液体推进剂从贮箱1到多孔发射极3再到喷射出去的推进剂供给过程。图4为推进剂流量随多孔发射极3与抽取极6之间电压变化而变化的曲线图。前期研究表明，随着多孔发射极3和抽取极6之间所加电场增加影响到发射极尖端喷射推进剂的流量增加，从而可实现推进剂流量大小的控制。本专利技术未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，其特征在于，包括：贮箱(1)、连接装置(2)、多孔发射极(3)、绝缘对准框(4)、安装硅框(5)、抽取极(6)；贮箱(1)内部中空部分存储推进剂液体，绝缘对准框(4)安装在贮箱(1)上部；抽取极(6)通过安装在抽取极(6)边缘的安装硅框(5)安装在绝缘对准框(4)上；多孔发射极(3)、连接装置(2)安装在抽取极(6)、贮箱(1)之间，多孔发射极(3)通过连接装置(2)与贮箱(1)上部连接；多孔发射极(3)与抽取极(6)之间存在电位差。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，其特征在于，包括：贮箱(1)、连接装置(2)、多孔发射极(3)、绝缘对准框(4)、安装硅框(5)、抽取极(6)；贮箱(1)内部中空部分存储推进剂液体，绝缘对准框(4)安装在贮箱(1)上部；抽取极(6)通过安装在抽取极(6)边缘的安装硅框(5)安装在绝缘对准框(4)上；多孔发射极(3)、连接装置(2)安装在抽取极(6)、贮箱(1)之间，多孔发射极(3)通过连接装置(2)与贮箱(1)上部连接；多孔发射极(3)与抽取极(6)之间存在电位差。2.根据权利要求1所述的一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，其特征在于，所述贮箱(1)为立方体结构，为多孔材料，孔径为10～200微米。3.根据权利要求1或2所述的一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，其特征在于，所述多孔发射极(3)包括发射极基板、突起阵列，突起阵列分布在基板表面；突起阵列包括若干突起结构，多个突起结构沿直线分布形成突起结构排，突起结构排依次排列，相邻两排突起结构排中的突起结构交错分布；发射极基板、突起阵列的材料为多孔材料，孔径≤10微米；发射极基板光滑的一侧通过连接装置(2)与贮箱(1)相连。4.根据权利要求3所述的一种MEMS电喷雾推力器推进剂自驱动装置，其特征在于，所述连接装置(2)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿金越，龙军，刘旭辉，沈岩，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11