一种磁等离子体动力推力器阴极及其加工方法技术

本发明专利技术提供了一种磁等离子体动力推力器阴极及其加工方法，该阴极结构为钨阴极主体段与紫铜连接复合结构，钨阴极主体段为中孔棒状结构，中孔结构形成推力器阴极的导气孔，该导气孔按照功能划分为气流缓冲腔、气体初电离腔和气体再电离腔，从前至后直径逐级增大，从而逐级增加热等离子体运动受限程度；紫铜连接件套设于阴极后端，为中孔圆台结构，前端直径与钨阴极主体段外径一致，前端至后端直径逐渐增大。在无氧环境下，利用激光3D打印技术，将钨

【技术实现步骤摘要】
一种磁等离子体动力推力器阴极及其加工方法


[0001]本专利技术属于磁动力
，特别涉及一种磁等离子体动力推力器阴极及其加工方法。

技术介绍

[0002]随着我国深空探测发展战略的提出，未来大型航天任务需具备高效、大范围、快速轨道机动能力，电推进技术成为其中最为关键的一环，我国已开展多种电推进技术研究，并取得了长足的进步。磁等离子体动力推力器(MPDT)通过大电流产生高温电弧电离推进剂，并注入能量，利用磁场和电流的洛伦兹力来加速等离子体，产生推力，具有比冲高、推力大、重量轻、可长时间在轨工作等优点。然而，大功率MPDT阴极的寿命问题限制了其广泛应用。因此，亟需设计出烧蚀均匀、寿命长、电弧稳定的MPDT阴极。
[0003]为此本专利技术人对MPDT阴极进行了研究，MPDT阴极的烧蚀主要分为启动烧蚀与稳弧烧蚀，阴极启动方式为冷启动方式，即在外界输入高频高压信号下，阴极利用高电压实现工质气体击穿，产生的热等离子体轰击阴极内壁，使阴极温度逐渐升高，阴极表面形成鞘层，转入自主热电子发射模式，加速等离子的电离，从而逐渐进入稳弧状态。研究表明，此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于，该阴极为钨阴极主体段与紫铜连接复合结构，钨阴极主体段(4)为中孔棒状结构，中孔结构形成推力器阴极的导气孔，该导气孔按照功能划分为气流缓冲腔(2)，气体初电离腔(3)，气体再电离腔(5)，从前至后直径逐级增大，从而逐级增加热等离子体运动受限程度；紫铜连接件(1)套设于阴极后端，为中孔圆台结构，前端直径与钨阴极主体段外径一致，前端至后端直径逐渐增大。2.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于，所述钨阴极主体段(4)的外径为30～36mm，整体长度为60～80mm；气体缓冲腔(2)的直径为15～20mm，长度为10～15mm；气体初电离腔(3)的直径为10～14mm，长度为25～30mm；气体再电离腔(5)的直径为5～8mm，长度为25～35mm；所述紫铜连接件(1)的长度为10～20mm，锥角范围为10～25
°
，电导率为5.5～5.7(
×
107)S/m，导热系数为390～401W/(m
·
K)。3.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于，所述钨阴极主体段(4)与紫铜连接件(1)一体化成型。4.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于，所述钨阴极主体段材料选用钨
‑
钽
‑
氧化物合金材料，所述钨
‑
钽
‑
氧化物合金材料通过钨粉、钽粉及氧化物粉末制成，所述钨粉的粒径50～200nm，氧含量≤40ppm；所述钽粉的粒径为50～100nm；所述氧化物粉末选自ZrO2、BaO、Y2O3中的一种或几种，粒径为100～300nm；所述钽粉在钨
‑
钽
‑
氧化物合金材料中的质量比不高于5％，氧化物粉末在钨
‑
钽
‑
氧化物合金材料中的质量比不超过1％。5.一种磁等离子体动力推力器阴极的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，按比例称取纳米级钨粉、纳米级钽粉、氧化物粉末，加入无水乙醇，采用高能球磨法混合均匀，得到钨
‑
钽
‑
氧化物混合粉末与乙醇的悬浊液；S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王戈，周成，杨志懋，孔春才，李永，姚兆普，蔡坤，丛云天，王宝军，赵博强，孙鲲，韩道满，郑学程，李永平，王磊，吴延龙，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：