一种基于射频电离的气体收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于射频电离的气体收集装置，包括运行的腔体，所述腔体一侧设有吸气单元，所述腔体内部设有气体收集通道，所述气体收集通道与所述吸气单元相连通，所述气体收集通道上还设有磁场单元和射频单元。本申请通过射频单元使得气体电离形成等离子体，同时在磁场作用下被气体收集通道收集，由于离子声速远大于大气声速，可有效避免由于激波过大引起的气体收集困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于射频电离的气体收集装置
本专利技术涉及航天器电推进
，具体涉及一种基于射频电离的气体收集装置。
技术介绍
通常，卫星轨道的维持采用化学推进器来提供推力，但对于长期在轨卫星而言，化学推进消耗的资源较大，寿命存在较大局限。目前，可以利用轨道中的大气作为推进工质，经过收集、电离、加速，为航天器提供空间推进动力，维持航天器的轨道速度，同时可作为航天器的轨道保持系统，大大减少卫星携带的推进剂重量，延长航天器的在轨运行寿命。但是，传统吸气式电推进的研究普遍存在气体收集困难的问题，即进气阻塞问题，原因是吸气式电推进在气体收集过程中，由于卫星运行速度远远大于声速，容易在吸气口处产生激波，该激波会阻塞气体的进一步收集。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种基于射频电离的气体收集装置，目的为解决现有吸气式电推进气体收集困难的问题。本申请提供一种基于射频电离的气体收集装置，包括运行的腔体，所述腔体一侧设有吸气单元，所述腔体内部设有气体收集通道，所述气体收集通道与所述吸气单元相连通，所述气体收集通道上还设有磁场单元和射频单元。进一步的，所述吸气单元位于所述腔体运行方向的前侧。进一步的，所述吸气单元为所述腔体一侧开设的吸气口。进一步的，所述吸气单元包括位于所述腔体侧的收缩口以及沿所述收缩口向所述腔体外延伸出的扩大口。进一步的，所述气体收集通道与所述收缩口固定连接。进一步的，所述磁场单元包括电磁线圈，所述电磁线圈围绕所述气体收集通道外围固定设置。进一步的，所述射频单元为射频天线，所述射频天线围绕所述气体收集通道外围固定设置。进一步的，所述腔体为卫星舱体。本申请提供的基于射频电离的气体收集装置，气体通过吸气单元进入气体收集通道后气体受到射频单元电离形成等离子体，该等离子体在磁场的约束作用下被气体收集通道收集，该过程中由于离子声速远远大于空气声速，气体不会在吸气单元处产生激波，从而避免了因激波过大导致的气体收集困难，因此本装置将有利于气体的收集。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的基于射频电离的气体收集装置的示意图。附图标记：1吸气单元、2腔体、3射频单元、4磁场单元、5气体收集通道。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本申请实施例提供一种基于射频电离的气体收集装置，如图1所示，该装置包括运行的腔体2，所述腔体2一侧设有吸气单元1，所述腔体2内部设有气体收集通道5，所述气体收集通道5与所述吸气单元1相连通，所述气体收集通道5上还设有磁场单元4和射频单元3。这里的腔体2为具有一定运行速度和运行方向的腔体，优选的，这里运行的腔体2指的是卫星舱体，优选的，这里的气体为轨道气体，也叫作中性气体，因此这里的气体收集通道5收集的就是卫星舱体所在轨道环境中的大气，且本气体收集装置以此作为卫星的推进工质。具体的，腔体2内的气体收集通道5是与腔体2一侧的吸气单元1结构上相连通，即气体被吸气单元1吸入后直接进入气体收集通道5，该气体收集通道5优选为圆筒状。这里腔体2内的气体收集通道5上还设有磁场单元4和射频单元3，具体的，由于气体收集通道5内部是气体经过的通道，因此磁场单元4和射频单元3设置在气体收集通道5外表面上的任意位置处，靠近吸气单元1的气体收集通道5上可以是依次设有磁场单元4和射频单元3，也可以是依次设有射频单元3和磁场单元4。更具体的，磁场单元4为可以产生电磁场的零部件或者装置，射频单元3为可以产生射频并对气体电离的零部件或者装置。进一步的，所述吸气单元1位于所述腔体2运行方向的前侧。具体的，如图1所示，腔体2运行方向的前侧所在位置设有吸气单元1，由于腔体2运行速度大于腔体2所在环境的大气速度，因此在腔体2前行过程中，所述吸气单元1相当于主动将腔体2所在环境中的大气吸入，对于运行的卫星舱体而言，卫星在轨运行速度一般约为7.8km/s，轨道气体声速约为340m/s，吸气单元1用于将轨道气体主动吸入。可选的，所述吸气单元1为所述腔体2一侧开设的吸气口。具体的，如图1所示，本实施例中的吸气单元1为腔体2一侧开设的吸气口，气体直接从该吸气口进入腔体2内部。需要说明的是，这里的吸气口可以为在腔体上开设的任意形状的开口，气体收集通道5与该吸气口直接相连通。优选的，所述吸气单元1包括位于所述腔体2侧的收缩口以及沿所述收缩口向所述腔体2外延伸出的扩大口。具体的，如图1所示，腔体2侧的开口为收缩口，沿该收缩口向腔体2外延伸出的开口为扩大口，假设收缩口和扩大口的截面均为圆，则扩大口的直径比收缩口的直径大，本实施例中的吸气单元1呈喇叭口形状，该喇叭口的设置有助于减缓气体对腔体2本体的冲击阻力，并对气体起到导流作用，即有利于气体的吸收。进一步的，所述气体收集通道5与所述收缩口固定连接。具体的，如图1所示，腔体2内的气体收集通道5与腔体2侧的收缩口连接，且两者之间相通，即气体从扩大口进入并经过收缩口后直接进入气体收集通道5。需要注意的是，气体收集通道5与收缩口之间可以是焊接的，也可以是密封连接的，无论是哪种连接方式，需要保证两者连接处的密封性，防止气体从该连接处泄露。优选的，所述磁场单元4包括电磁线圈，所述电磁线圈围绕所述气体收集通道5外围固定设置。具体的，如图1所示，磁场单元4为电磁线圈，该电磁线圈围绕气体收集通道5外围，且箍在气体收集通道5上，这里的电磁线圈产生的磁场相当于约束磁场，对气体收集通道内的等离子体的流向具有支配和约束作用。例如，该电磁线圈是由一根导线按照一定方向缠绕在气体收集通道外表面形成的螺旋线圈，当有电流流过该线圈时，就会在该线圈周围产生磁场，该磁场在气体收集通道5内对等离子体的流向具有支配和约束作用，如图1所示，该气体收集装置目的是让气体收集通道5内的等离子体均朝右收集，那么该螺旋线圈的N极朝右侧，右手握住线圈，大拇指朝向右侧，则其它拇指的方向就为线圈中的电流的流向。设置该电磁线圈的目的是为了对射频电离产生的等离子体施加约束，使其均朝同一个方向运动以便于收集。优选的，所述射频单元3为射频天线，所述射频天线围绕所述气体收集通道5外围固定设置。具体的，如图1所示，射频单元3为射频天线，这里的射频天线产生射频电流，该射频电流是一种高频交流变化的电磁波，该高频电磁波使得气体分子高速碰撞产生电离气体，该电离气体内正负离子带电量相等，整体呈中性，因此该电离气体也叫作等离子体。这里的射频天线也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于射频电离的气体收集装置，其特征在于，包括运行的腔体，所述腔体一侧设有吸气单元，所述腔体内部设有气体收集通道，所述气体收集通道与所述吸气单元相连通，所述气体收集通道上还设有磁场单元和射频单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于射频电离的气体收集装置，其特征在于，包括运行的腔体，所述腔体一侧设有吸气单元，所述腔体内部设有气体收集通道，所述气体收集通道与所述吸气单元相连通，所述气体收集通道上还设有磁场单元和射频单元。


2.根据权利要求1所述的基于射频电离的气体收集装置，其特征在于，所述吸气单元位于所述腔体运行方向的前侧。


3.根据权利要求1所述的基于射频电离的气体收集装置，其特征在于，所述吸气单元为所述腔体一侧开设的吸气口。


4.根据权利要求1所述的基于射频电离的气体收集装置，其特征在于，所述吸气单元包括位于所述腔体侧的收缩口以及沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁亮，赵华，任琼英，李涛，郑慧奇，彭忠，周靖恒，彭毓川，刘庆海，王俊峰，唐振宇，葛丽丽，李昊，徐焱林，
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