一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器制造技术

本发明专利技术属于航天微推进器相关技术领域，其公开了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，微推进器包括墨盒、设置在墨盒上的流道板及设置在流道板上的发射极，发射极包括突出喷嘴及喷射电极，喷射电极为板状，其设置在流道板上；突出喷嘴的一端穿过喷射电极后设置在流道板上，其通过流道板与墨盒相连通；喷射电极与墨盒不连通；其中，突出喷嘴是采用绝缘材料制成的。本发明专利技术通过喷射电极与抽取极之间形成的强电场诱导绝缘突出喷嘴尖端溶液荷电完成喷射，避免发射极内部电化学反应产生，进而解决目前胶体微推进器中发射极腐蚀、无法实现独立控制等问题，提高整个航天系统的性能和使用寿命。性能和使用寿命。性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器


[0001]本专利技术属于航天微推进器相关
，更具体地，涉及一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器。

技术介绍

[0002]随着航天技术的迅猛发展，微纳卫星凭借体积小、质量轻、功耗低、研制周期短等优势，在地质勘测、环境监测、数据传输、科学实验等领域显示出广泛的应用前景。推进器是微纳卫星的关键部件，相比于传统的化学推进器，胶体微推进器因其具有比冲高、噪声低、寿命长、能量转换率高且推力精确可调等特点，可以满足微纳卫星姿态调整、轨道机动、引力补偿、空间引力波探测等多种任务需求。
[0003]胶体微推进器选取离子液体等强极性溶液作为推进剂，工作时发射极尖端的弯液面在强电场作用下逐渐形成泰勒锥并产生射流，射流末端破碎形成的细小均匀带电液滴加速喷出形成反向推力。在现有研究中，发射极采用MEMS硅微加工技术或不锈钢毛细管组装制备。由于发射极具有导电性，直接与高压电源相连接时溶液会带有大量自由电荷，当形成的双电层电势达到一定程度时，喷头内部会发生电化学反应，附加产物的析出以及细小气泡的产生将加速发射极的腐蚀，导致整个航天系统的使用寿命严重缩短。与此同时，传统的微推进器不能独立控制每个发射极的开启和关闭，难以实现推力的精确调控，这导致微推进器适应能力较弱，无法完成微小卫星组网、重力梯度测量等高精度空间任务。
[0004]专利CN200910074195.3提出了微型阵列式胶体推进器，当硅基喷射极上施加高压时，液体内部会携带大量自由电荷，喷射极内部发生的电化学反应使得航天器难以长期服役；专利CN201910639644.8提出了离子液体电推进器结构，电极板上施加同一电势，无法控制每一个发射极的开闭状态。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其通过喷射电极与抽取极之间形成的强电场诱导绝缘突出喷嘴尖端溶液荷电完成喷射，避免发射极内部电化学反应产生，通过抽取极上布置的电极环控制每一个突出喷嘴的开闭状态，进而解决目前胶体微推进器中发射极腐蚀、无法实现独立控制等问题，提高整个航天系统的性能和使用寿命。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，所述微推进器包括墨盒、设置在所述墨盒上的流道板及设置在所述流道板上的发射极，所述发射极包括突出喷嘴及喷射电极，所述喷射电极为板状，其设置在所述流道板上；所述突出喷嘴的一端穿过所述喷射电极后设置在所述流道板上，其通过所述流道板与所述墨盒相连通；所述喷射电极与所述墨盒不连通；
[0007]其中，所述突出喷嘴采用绝缘材料制成。
[0008]进一步地，多个所述突出喷嘴呈阵列设置，且多个所述突出喷嘴绕所述喷射电极
的中心轴均匀排布。
[0009]进一步地，所述微推进器还包括抽取极及加速极，所述喷射电极、所述抽取极及所述加速极依次间隔设置，且相连通。
[0010]进一步地，所述抽取极设置在打孔玻璃上，其包括多个可独立控制的电极环及连接于所述电极环的导电路径，多个所述电极环的位置分别与多个所述突出喷嘴的位置相对应。
[0011]进一步地，所述电极环的内径大于所述突出喷嘴外径的3～5倍。
[0012]进一步地，所述打孔玻璃与所述墨盒之间、所述加速极与所述打孔玻璃之间分别设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片为矩形框体。
[0013]进一步地，所述流道板及所述喷射电极收容在所述绝缘垫片内。
[0014]进一步地，所述加速极开设有多个圆形通孔，多个所述圆形通孔的位置分别与多个所述突出喷嘴的位置相对应。
[0015]进一步地，所述圆形通孔的内径大于所述电极环内径200μm～500μm。
[0016]进一步地，所述流道板包括腔体层及喷孔通道层，所述腔体层设置在所述墨盒上，其与所述墨盒相连通；所述喷孔通道层设置在所述腔体层上且两者相连通，所述喷孔通道层内垂直设置有多个喷孔，多个喷孔分别与多个所述突出喷嘴一一对应。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器主要具有以下有益效果：
[0018]1.所述发射极由绝缘突出喷嘴和喷射电极两部分构成，通过喷射电极与抽取极之间形成的强电场诱导强极性溶液荷电完成喷射，突出喷嘴内的溶液不与喷射电极直接接触，可以有效避免因发射极内部电化学反应导致的附加产物析出以及细小气泡的产生，解决了目前胶体微推进器中因电极腐蚀而导致的航天器系统性能降低、寿命缩短甚至系统直接失效等问题，提高了整个系统工作的可靠性和稳定性。
[0019]2.本专利技术中可以通过单独控制抽取极上每个电极环的电压来实现对应突出喷嘴弯液面处电场强度的调节，从而控制每个突出喷嘴的喷射状态，通过开启不同数目的突出喷嘴以实现推进器小推力、宽范围的调节，从而提高胶体微推进器的灵活性，扩宽航天器的任务范围。
[0020]3.本专利技术中微推进器的墨盒、流道板和发射极突出喷嘴均选用绝缘材料，不仅提高了整个推进系统的抗高压能力，而且突出喷嘴尖端电场更加集中，胶体微推进器工作时的电击穿现象得到改善，喷射的稳定性和连续性进一步增强。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例1提供的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的结构示意图；
[0022]图2是图1中的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的爆炸示意图；
[0023]图3是图1中的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的剖视图；
[0024]图4是本专利技术实施例2提供的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的爆炸示意图；
[0025]图5是基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的流道层的示意图，其中(a)
是树状分叉形，(b)是空腔形；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的发射极的示意图；
[0027]图7是基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器的抽取极的示意图。
[0028]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1
‑
墨盒，11
‑
进墨口，12
‑
出墨口，13
‑
储液腔，14
‑
支撑板，15
‑
安装孔，16
‑
定位孔，2
‑
流道盖板，3
‑
流道板，31
‑
腔体层，32
‑
喷孔通道层，4
‑
发射极，41
‑
突出喷嘴，42
‑
喷射电极，5
‑
抽取极，51
‑
电极环，52
‑
导电路径，6
‑
加速极，7
‑
打孔玻璃，8
‑
绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其特征在于：所述微推进器包括墨盒、设置在所述墨盒上的流道板及设置在所述流道板上的发射极，所述发射极包括突出喷嘴及喷射电极，所述喷射电极为板状，其设置在所述流道板上；所述突出喷嘴的一端穿过所述喷射电极后设置在所述流道板上，其通过所述流道板与所述墨盒相连通；所述喷射电极与所述墨盒不连通；其中，所述突出喷嘴采用绝缘材料制成。2.如权利要求1所述的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其特征在于：多个所述突出喷嘴呈阵列设置，且多个所述突出喷嘴绕所述喷射电极的中心轴均匀排布。3.如权利要求1所述的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其特征在于：所述微推进器还包括抽取极及加速极，所述喷射电极、所述抽取极及所述加速极依次间隔设置，且相连通。4.如权利要求3所述的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其特征在于：所述抽取极设置在打孔玻璃上，其包括多个可独立控制的电极环及连接于所述电极环的导电路径，多个所述电极环的位置分别与多个所述突出喷嘴的位置相对应。5.如权利要求4所述的基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：段永青，高吉鑫，杨唯笠，王麒铭，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：