用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置制造方法及图纸

用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置(52)，该装置为热毛细导管装置的类型，包括导电的至少一个毛细导管，并且能够在导管温度发生变化的作用下调节推进剂流体的流量，其特征在于，所述至少一个毛细导管包含镍基合金。

Device for regulating the flow of propellant fluid for electric propulsion

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置
本专利技术的领域是调节流体的流量，特别是调节至非常小的流量，以使得推进剂气体供给空间电力推进器的流量的领域。本专利技术有利地但以非限制性的方式适用于用于空间电力推进类型，特别是用于对地静止远程通信卫星的推进类型的离子或等离子体推进发动机。
技术介绍
在使用电力推进发动机的情况下，需要配设流量控制器。考虑到所涉及的流量较低，本领域技术人员知晓的用于调节这种流量的装置是被称为“热毛细导管装置”的装置，即可以连接至电流源的导电的毛细导管。穿过毛细导管的这种电流将通过焦耳效应引起对毛细导管的加热，该加热将改变毛细导管中流体的流动状况，并因此改变流体在确定供应压力下穿过毛细导管的质量流量。此外，等离子体发动机的功率需求在朝着更高的功率或更低的功率发展。因此，流量控制器的尺寸必须使得能够提供更强或更弱的流量，同时使等离子体推进器不是仅能在一个功能点上起作用，而是为其提供实际范围的功能点。换句话说，流量控制器必须能够提供相对于现有技术扩大的流量范围。提出的问题是，目前使用的技术具有使用限制，从而不能响应该需求。因此，流量控制器的技术必须适应于能够响应对扩大流量范围日益增长的需求。存在各种与这种实施相关联的困难。毛细导管必须耐高温。实际上，考虑到这种管的尺寸很小，该管的电阻率增加，并且焦耳效应产生的温度可能接近1000℃。此外，运作的流量范围越大，就越需要采用高温。而且，为了控制相对于给定尺寸的壳体的体积，并且为了控制该管中的负载损失，除了生产管本身(这是小尺寸(直径为几百微米)带来的挑战)之外，还必须能够使毛细导管成形：此操作称为弯折，并通常在环境温度下进行以使实施更容易。最后，还必须能够通过组装方法(例如，通过钎焊或焊接)将毛细导管集成在结构内。如今，毛细导管通常由不锈钢，例如钢X2CrNi18-10制成。该材料具有在20℃时相对易延展的特性，这有助于其在弯折期间的实施。此外，该材料可以容易地钎焊在其他部件上，这使得其能够集成在廉价的结构中。缺点是该材料会退化，从而导致毛细导管内的流动状况发生变化，进而会导致最大气体流量(在零电流下获得)降低。实际上，当毛细导管经受数小时的几安培电流(3A至4A)时，毛细导管会退化。然而，为了获得合适的流量范围，流量控制器在可以从0A到4A变化的电流上建立其性能(0A对应于最大流量，4A对应于最小流量)。这可能会发生毛细导管的退化，直到毛细导管破裂，从而使任何数量的氙气逸出，并通常会导致导管内流体横截面的减小。因此，发现达到0A的最大流量受到较高强度电流的初步施加的影响。因此，控制器的流量范围降低了至少10％。例如，替代性方案是将热毛细导管的电流限制在0A至2A之间。该替代性方案的缺点是将控制器的流量范围减小了约40％，这对等离子体推进器的性能造成了极大的损害。本专利技术的目的是通过提出一种用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置来克服这些缺点，该装置配备有耐用的毛细导管，从而使得在控制热毛细导管的尺寸的同时，能够提供扩大的推进剂流体的流量范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种用于调节电力推进器的推进剂流体的流量的装置，该装置为包括导电的至少一个毛细导管的热毛细导管装置的类型，并且能够在管温度发生变化的作用下调节推进剂流体的流量。在根据本专利技术的装置中，所述至少一个毛细导管包括镍基合金。申请人已经观察到，将这种合金用于毛细导管使得特别地在控制导管的尺寸及其形状的同时，能够扩大推进剂气体的流量间隔。镍基合金是指包含重量占比为至少50％的镍的合金。优选地，所述至少一个毛细导管由镍基合金组成，即，所述导管仅包括所述合金。镍基合金可包含选自铬、铁、锰、铜、铌和钼中的至少一种元素。具体地，镍基合金可以例如包括铁。铁的含量可以小于或等于合金的重量的10％。镍基合金可包含铁和铬。优选地，镍基合金选自：a)包含重量占比为至少72％的镍、重量占比为14％至17％的铬和重量含量为6％至10％的铁的合金；b)包含重量占比为至少58％的镍、重量占比为20％至23％的铬，以及重量占比含量为小于或等于5％的铁的合金；以及c)包含重量占比为50％至55％的镍和重量占比为17％至21％的铬的合金。镍基合金可以选自由特殊金属公司(SpecialMetalsCorporation)以名为的商品出售的合金，特别是选自600合金、625合金和718合金。镍基合金也可以选自由罗莱合金(RolledAlloys)公司以名为RA602的商品出售的合金、由哈氏合金国际(HaynesInternational)公司以名为的商品出售的合金，以及由HaynesInternational公司以商品名出售的合金。RA合金是一种如下合金：按重量百分比计包含24％至26％的铬、0.15％至0.25％的碳、1.8％至2.4％的铝、0.1％至0.2％的钛、0.05％至0.12％的钇、0.01％至0.10％的锆、至多0.15％的锰、至多0.5％的硅、至多0.1％的铜、8％至11％的铁，剩余成分为镍。合金是一种如下合金：按重量百分比计包含16％的铬、4.5％的铝、3％的铁、至多2％的钴、至多0.5％的锰、至多0.5％的钼、至多0.5％的钛、至多0.5％的钨、至多0.15％的铌、至多0.2％的硅、至多0.1％锆、至多0.04％的碳、至多0.01％的硼、0.01％的钇，剩余成分为镍。合金是一种如下合金：按重量百分比计包含22％的铬、14％的钨、2％的钼、至多3％的铁、至多5％的钴、0.5％的锰、0.4％的硅、至多0.5％的铌、0.3％的铝、至多0.1％的钛、0.1％的碳、0.02％的镧、至多0.015％的硼，剩余成分为镍。所述至少一个毛细导管通常连接到电流源。推进剂流体可以是氙气或氪气。本专利技术的目的还是一种电力推进器。根据本专利技术的电力推进器包括上述的装置。电力推进器通常是霍尔效应等离子体推进器。本专利技术的最终目的是一种卫星。根据本专利技术的卫星包括上述的电力推进器。附图说明通过阅读以下作为非限制性示例给出的描述并参照附图，将最好地理解本专利技术，并且本专利技术的其他细节、特征和优点将显现，在附图中：-图1示出了根据本专利技术的空间电力推进器，以及-图2示出了用于从推进器供应推进剂气体的系统。具体实施方式图1总体上示出了霍尔效应等离子体推进器10。中心磁绕组12包围围绕主纵向轴线A延伸的中心毂部14。环形内部壁16包围中心绕组12。该内部壁16被环形外部壁18包围，环形壁16和18界定出围绕主轴线A延伸的环形排出通道20。在这里描述的示例中，内部壁16和外部壁18形成一体式陶瓷部件19的一部分。在下面的描述中，术语“内部”表示靠近主轴线A的部分，术语“外部”表示远离该轴线的部分。同样，术语“上游”和“下游”是相对于气体穿过排出通道20的正常流动方向(从上游到下游)定义的。...

【技术保护点】
1.一种用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置(52)，所述装置为热毛细导管装置的类型，包括导电的至少一个毛细导管，并且能够在所述导管的温度发生变化的作用下调节所述推进剂流体的流量，其特征在于，所述至少一个毛细导管包括镍基合金。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170516 FR 17543141.一种用于调节用于电力推进器的推进剂流体的流量的装置(52)，所述装置为热毛细导管装置的类型，包括导电的至少一个毛细导管，并且能够在所述导管的温度发生变化的作用下调节所述推进剂流体的流量，其特征在于，所述至少一个毛细导管包括镍基合金。


2.根据权利要求1所述的装置(52)，其特征在于，所述至少一个毛细导管由镍基合金组成。


3.根据权利要求1或2所述的装置(52)，其特征在于，所述镍基合金包含选自铬、铁、锰、铜、铌和钼中的至少一种元素。


4.根据权利要求3所述的装置(52)，其特征在于，所述镍基合金包含铁。


5.根据权利要求4所述的装置(52)，其特征在于，所述铁的含量小于或等于所述合金的重量的10％。


6.根据权利要求4或5所述的装置(52)，其特征在于，所述镍基合金包含铁和铬。


7.根据权利要求6所述的装置(52)，其特征在于，所述镍基合金选自：a)包含重量占比为至少72％的镍、重量占比为14％至17％的铬和重量占比为6％至10％的铁的合金；b)包含重量占比为至少58％的镍、重量占比为20％至23％的铬以及重量占比含量为小于或等于5％的铁的合金；以及c)包含重量占比为50％至55％的镍和重量占比为17％至21％的铬的合金。


8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(52)，其特征在于，所述镍基合金按重量百分比计包含：24％至26％的铬、0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂厄·迪欧姆，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR