【技术实现步骤摘要】
基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种等离子体加速推进技术，具体涉及一种基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置及方法。
技术介绍
[0002]等离子体加速技术可应用于空间推进装置或大功率等离子体炬等特定需要等离子体射流的产品研发中。其作为推力装置具有比冲高、寿命长、结构紧凑、体积小和污染轻等优点，是目前空间推进装置的重要发展方向，其基本原理是利用电能对工质进行加热、离解，并加速工质形成高速射流而产生的推进技术，目前世界各航天大国针对不同类型的等离子体推进产品开展了大量的研究和探索，一些产品成功获得了在轨应用。将这些产品用作等离子体炬产品可以提升射流速度和等离子体密度，可拓展其在固废处理或表面处理等行业的应用。
[0003]在常规的化学火箭发动机中，一般通过气体动力学喷管(即拉瓦尔喷管)将燃气中的热能转化为动能进行加速从而产生推力，而在电推进及等离子体生成装置中，除了自感应磁场外，可使用外加磁场将等离子体受到洛伦兹力，通过周向动能转化为轴向动能产生推力，即利用磁喷管效应进行加速...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置，包括工质供应分配单元和等离子体生成加速单元，其特征在于：所述工质供应分配单元包括由内到外同轴设置的工质分配器(3)、第二绝缘体(6)、过渡电极(4)和第三绝缘体(7)；所述工质分配器(3)中通入的工质为惰性气体、氮气或空气；所述等离子体生成加速单元包括n段喷管(1)、n
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1段第一绝缘体(5)、与每段喷管(1)对应的加速器电场电源(11)、设置在每段喷管(1)外的电磁线圈以及与电磁线圈对应的电磁场电源(21)；其中，n≥2；所述n段喷管(1)和n
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1段第一绝缘体(5)沿轴向间隔设置形成喷管组件；所述第一绝缘体(5)的内型面与喷管(1)的内型面保持光滑过渡，所述喷管组件的直径尺寸沿喷管组件的出口方向逐渐变大；所述喷管组件的小端套设在第三绝缘体(7)上；所有加速器电场电源(11)的负极均与工质分配器(3)连接，其正极分别与相应的喷管(1)连接；所述加速器电场电源(11)用于在工质分配器(3)与相应喷管(1)之间产生电弧；所述电磁场电源(21)用于给相应的电磁线圈供电并在相应喷管(1)内产生磁场，且越远离喷管组件小端的电磁线圈所产生的磁场强度越小；所述磁场的磁力线方向朝向喷管组件的大端。2.根据权利要求1所述的基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置，其特征在于：所述喷管组件按拉瓦尔喷管原理进行设计，且满足超音速介质的气动加速条件。3.根据权利要求1或2所述的基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置，其特征在于：所述喷管(1)采用钼金属制备；所述工质分配器(3)采用氧化物弥散的强化钨合金制备；所述第一绝缘体(5)、第二绝缘体(6)和第三绝缘体(7)均采用氮化硼陶瓷制备。4.根据权利要求3所述的基于多级磁场及多段喷管的等离子体生成装置，其特征在于：所述工质分配器(3)中通入的工质为惰性气体；所述磁场的磁感应强度为0.1T
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1T；所述加速器电场电源(11)为恒流模式电源，适用的维持电流为100A
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500A。5.根据权利要求4所述的基于多级磁场及多段喷管...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨广杰，范威，张志豪，曹亚文，李光熙，谭畅，韩先伟，方吉汉，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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