本发明专利技术公开了一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，超导磁等离子体推进器热管冷却结构为圆柱状结构，包括阴极、中间连接件和阳极，阴极设置在中间连接件内部，阳极设置在中间连接件外部，阴极上设置有阴极冷却机构，阳极上设置有阳极冷却机构，阴极热管冷却机构包括阴极热管和阴极散热翅片，阳极热管冷却机构包括阳极热管和阳极散热翅片，本发明专利技术相比于传统的主动冷却结构需要额外的动力装置，导致结构复杂，安全性较低；该热管冷却结构无需任何动力系统，具有结构紧凑，安全可靠的特点，在深冷太空使用具有巨大的优势。冷太空使用具有巨大的优势。冷太空使用具有巨大的优势。
【技术实现步骤摘要】
一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构
[0001]本专利技术涉及电推动器设计
，具体为一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构。
技术介绍
[0002]电推进是一类利用电能直接加热推进剂或利用电磁作用电离加速推进剂以获得推进动力的先进推进方式，具有较高的比冲、推力和效率，在大型航天器的轨道控制、深空探测和星际航行等空间任务中有广阔的应用前景。
[0003]超导磁等离子体推进器(MPDT)是电推进技术的典型代表，因其具有高比冲、大推力、易于高功率电源结合实现大功率、小型化等技术特点，被认为是用于深空探测的最佳候选推进方案之一。
[0004]超导磁等离子体推进器在工作过程中，主要通过电极间电流放电，使得通入的气体工质电离产生等离子体。等离子体在附加电磁场和气动力加速作用下高速喷出，产生推力。由于MPDT功率较大时将产生几百安培的大电流内部产生的高温等离子体，对暴露在等离子体中的电极易产生烧蚀，严重危害推进器的安全。采用传统的主动水冷装置需要额外动力装置，系统复杂，安全性低，采用热管加辐射的完成被动式的散热方式，不需要用任何动力系统，安全可靠，在深冷太空中使用具有巨大优势。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于设计一种热管冷却结构，对超导磁等离子体推进器散热面积较小的阴极、阳极进行冷却。保证推进器工作稳定可靠，延长推进器的工作时间和使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，所述超导磁等离子体推进器热管冷却结构为圆柱状结构，包括阴极、中间连接件和阳极，所述阴极设置在所述中间连接件内部，所述阳极设置在所述中间连接件外部，所述阴极上设置有阴极冷却机构，所述阳极上设置有阳极冷却机构，所述阴极热管冷却机构包括阴极热管和阴极散热翅片，所述阴极散热翅片设置在所述阴极的外表面上，所述阴极热管包括蒸发段和冷凝段，所述阴极热管的蒸发段伸入所述阴极内部，所述阴极热管的冷凝段设置在所述阴极散热翅片上；所述阳极热管冷却机构包括阳极热管和阳极散热翅片，所述阳极散热翅片设置在所述阳极的外表面上，所述阳极热管包括蒸发段和冷凝段，所述阳极热管的蒸发段伸入所述阳极内部，所述阳极热管的冷凝段设置在所述阳极散热翅片上。
[0007]优选的，所述阴极上设置有阴极推进剂入口，所述阴极内部轴向设置有若干组阴极推进剂通道，所述阴极推进剂入口与推进剂腔室的入口连接，所述推进剂腔室的出口分别和所述阴极推进剂通道的一端连接，所述阴极推进剂通道的另一端分别和等离子体电离室连接。
[0008]优选的，所述阴极上设置有阴极冷却剂入口，所述阴极冷却剂入口通过阴极冷却
剂通道与第三冷却剂腔室的入口连接，所述第三冷却剂腔室的出口与所述阴极热管蒸发段的一端连接，所述阴极热管蒸发段的另一端与所述第二冷却剂腔室的入口连接，所述第二冷却剂腔室的出口与阴极热管冷凝段的一端连接，所述阴极热管冷凝段的另一端与第一冷却剂腔室的入口连接，所述第一冷却剂腔室的出口与所述阴极冷却剂通道连接。
[0009]优选的，所述阴极冷却剂通道的数目为一条，所述阴极推进剂通道为6条，且1条所述阴极冷却剂通道设置在6条所述阴极推进剂通道的中心位置。
[0010]优选的，所述阴极热管采用毛细回路热管，且所述阴极热管蒸发段沿着阴极轴向布置有多个细通道，多个细通道内部设置有多孔材料制成的阴极吸液芯，所述阴极热管的材质为钨，内工质为银。
[0011]优选的，所述中间连接件为圆柱状绝缘陶瓷，所述中间连接件的外表面与所述阳极内表面通过间隙配合实现径向定位，所述中间连接件的内表面与所述阴极外表面通过阶梯轴实现轴向定位，所述中间连接件的前端通过环形流道连接等离子体喷射口。
[0012]优选的，所述阳极上设置有阳极推进剂入口，所述阳极推进剂入口与阳极推进剂通道的一端连接，所述阳极推进剂通道的另一端与所述环形流道的入口连接，所述环形流道的出口与所述等离子体喷射口的入口连接，所述等离子体喷射口的出口与等离子体电离室连接。
[0013]优选的，所述阳极上设置有阳极冷却剂入口，所述阳极冷却剂入口与阳极冷却剂通道的一端连接，所述阳极冷却剂通道的另一端与所述阳极热管蒸发段的一端连接，所述阳极热管蒸发段的另一端与所述阳极热管冷凝段的一端连接，所述阳极热管冷凝段的一端与所述阳极冷却剂通道连接。
[0014]优选的，所述阳极推进剂入口为4组，所述环形流道和所述等离子体喷射口的开口均为8组，所述阳极冷却剂入口为1个，所述阳极热管的数目为12组，且所述阳极冷却剂入口分别和12组所述阳极热管连接。
[0015]优选的，所述阳极热管采用毛细回路热管，且所述阳极热管内部设置有阳极吸液芯，所述阳极热管的材质为铜，内工质为甲醇或水。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术提出一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构。相比于传统的主动冷却结构需要额外的动力装置，导致结构复杂，安全性较低。该热管冷却结构无需任何动力系统，具有结构紧凑，安全可靠的特点。在深冷太空使用具有巨大的优势。
[0018](2)本专利技术提出的超导磁等离子体推进器热管冷却结构，相比于传统的水冷结构需要大量的冷却水进行冷却，本专利技术提出的热管冷却结构只需靠少量的冷却剂进行循环即可，为外太空飞行器节约了宝贵的资源。
[0019](3)本专利技术提出的一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，结构紧凑，由于阴极属于消耗品，本专利技术的阴极部件可通过轴向直接进行更换，便于维护。
附图说明
[0020]图1为本专利技术专利超导磁等离子体推进器整体结构图。
[0021]图2为本专利技术专利超导磁等离子体推进器阴极结构图。
[0022]图3为本专利技术专利超导磁等离子体推进器阴极冷却剂及推进剂流向示意图。
[0023]图4为本专利技术专利超导磁等离子体推进器阳极结构图
[0024]图5为本专利技术专利超导磁等离子体推进器阳极冷却剂及推进剂流向示意图
[0025]图6为本专利技术专利中间连接件结构图。
[0026]图中：1、阳极热管冷凝段；2、阳极散热翅片；3、阴极散热翅片；4、阴极；5、中间连接件；6、阳极；7、阴极热管冷凝段；8、阴极推进剂入口；9、阴极冷却剂入口；10、推进剂腔室；11、第一冷却剂腔室；12、第二冷却剂腔室；13、第三冷却剂腔室；14、阴极冷却剂通道；15、阴极推进剂通道；16、阴极吸液芯；17、阳极冷却剂入口；18、阳极推进剂入口；19、阳极推进剂通道；20、阳极吸液芯；21、阳极冷却剂通道；22、等离子体电离室；23、等离子体喷射口；24、环形流道。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，其特征在于，所述超导磁等离子体推进器热管冷却结构为圆柱状结构，包括阴极(4)、中间连接件(5)和阳极(6)，所述阴极(4)设置在所述中间连接件(5)内部，所述阳极(6)设置在所述中间连接件(5)外部，所述阴极(4)上设置有阴极冷却机构，所述阳极(6)上设置有阳极冷却机构，所述阴极热管冷却机构包括阴极热管和阴极散热翅片(3)，所述阴极散热翅片(3)设置在所述阴极的外表面上，所述阴极热管包括蒸发段和冷凝段，所述阴极热管的蒸发段伸入所述阴极内部，所述阴极热管的冷凝段设置在所述阴极散热翅片(3)上；所述阳极热管冷却机构包括阳极热管和阳极散热翅片(2)，所述阳极散热翅片(2)设置在所述阳极的外表面上，所述阳极热管包括蒸发段和冷凝段，所述阳极热管的蒸发段伸入所述阳极内部，所述阳极热管的冷凝段设置在所述阳极散热翅片(2)上。2.根据权利要求1所述的一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，其特征在于，所述阴极(4)上设置有阴极推进剂入口(8)，所述阴极(4)内部轴向设置有若干组阴极推进剂通道(15)，所述阴极推进剂入口(8)与推进剂腔室(10)的入口连接，所述推进剂腔室(10)的出口分别和所述阴极推进剂通道(15)的一端连接，所述阴极推进剂通道(15)的另一端分别和等离子体电离室(22)连接。3.根据权利要求2所述的一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，其特征在于，所述阴极(4)上设置有阴极冷却剂入口(9)，所述阴极冷却剂入口(9)通过阴极冷却剂通道(14)与第三冷却剂腔室(13)的入口连接，所述第三冷却剂腔室(13)的出口与所述阴极热管蒸发段的一端连接，所述阴极热管蒸发段的另一端与所述第二冷却剂腔室(12)的入口连接，所述第二冷却剂腔室(12)的出口与阴极热管冷凝段(7)的一端连接，所述阴极热管冷凝段(7)的另一端与第一冷却剂腔室(11)的入口连接，所述第一冷却剂腔室(11)的出口与所述阴极冷却剂通道(14)连接。4.根据权利要求3所述的一种超导磁等离子体推进器热管冷却结构，其特征在于，所述阴极冷却剂通道(14)的数目为一条，所述阴极推进剂通道(15)为6条，且1条所述阴极冷却剂通道(14)设置在6条所述阴...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑金星，雷明准，赵平辉，尹洲，刘海洋，李明，刘菲，周成，王戈，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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