一种电容离子推力器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电容离子推力器，包括电晕极、引出极、加速极、集电极、电源、固定壳体和蒸气推进剂发生装置。蒸气推进剂发生装置将存储在其中的固体推进剂气化并排出，通过电晕极进行等离子化，经引出极引出、加速极加速、集电极中和后产生推力。本实用新型专利技术有效地降低了系统设计的复杂性，提高了推进系统的有效载荷，有利于推进系统的小型化设计。有利于推进系统的小型化设计。有利于推进系统的小型化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种电容离子推力器


[0001]本技术专利涉及一种电容离子推力器，用于航天、深空微卫星推进系统，属于航天电推进


技术介绍

[0002]传统的离子推力器需要高压气瓶、减压阀、电子枪等设备辅助其工作，这导致推进系统增重降低有效载荷、可靠性安全性降低、体积大空间排不困难等问题。
[0003]现有技术采用碘工质作为推进剂，利用其固体易于储存又易于升华的特性，有效减少了为推进系统配套的辅助设备，但其结构仍不够精简，仍存在电子枪不利于推进系统的小型化。

技术实现思路

[0004]本技术旨提供一种电容离子推力器，应对未来航天、深空探测航天任务所需的低成本电推力器需求。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]一种电容离子推力器，包括，
[0007]蒸汽推进剂发生装置，所述蒸汽推进剂发生装置包括推进剂存储腔体、加热装置和气体排出通道，当加热装置启动后，推进剂存储腔体中的推进剂受热气化并从气体排出通道排出；
[0008]电晕极，多个所述电晕极位于蒸汽推进剂发生装置的气体排出通道出口端对应区域内，用于电离气化后的推进剂形成等离子体；
[0009]引出极，多个所述引出极位于电晕极的下游，相邻引出极之间间隔布置形成多条第一通道，引出极与其上游对应的电晕极之间形成离子引出区域；
[0010]加速极，多个所述加速极位于引出极的下游，相邻加速极之间间隔布置形成多条第二通道，加速极与其上游对应的引出极之间形成离子加速区域；引出极与加速极之间形成了电容结构；
[0011]集电极，多个所述集电极位于加速极的下游用于中和阳离子，且位于第二通道的延伸路径上；
[0012]固定壳体，所述蒸汽推进剂发生装置、电晕极、引出极、加速极和集电极封装在固定壳体内部；
[0013]电源，所述电源安装在固定壳体外侧面，且靠近蒸汽推进剂发生装置一侧，电源为蒸汽推进剂发生装置、电晕极、引出极、加速极和集电极供电，且电晕极、引出极、加速极和集电极的电压依次降低，其中集电极的电压为负。
[0014]作为一种选择，所述蒸汽推进剂发生装置呈长条形，且其气体排出通道出口端沿着固定壳体长度方向间隔布置。
[0015]作为一种选择，所述电晕极沿着一条直线间隔布置，且电晕极呈圆柱状，电晕极的
外径为0.1mm量级。通常，电晕极选择直径为0.1mm量级的圆柱状细金属丝。这是因为细金属丝的直径越小所需的电离电压越低，有利于放电和提高推力效率。但是，细金属丝越细则越不利于装配，综合上述因素，电晕极选用0.1mm量级较为合适。
[0016]作为一种选择，所述引出极沿着一条直线间隔布置，且引出极呈平板状。
[0017]作为一种选择，所述加速极沿着一条直线间隔布置，且加速极呈平板状，加速极的厚度大于引出极的厚度，加速极的宽度大于引出极的宽度。加速极的厚度略厚于引出极，其目的是为了延长加速极的使用寿命。因为会有极少数的离子会以极高的速度撞击刻蚀加速极。加速极的宽度要宽于引出极，其目的是使离子束通道变窄，有利于聚焦离子束，提高推力效率。
[0018]作为一种选择，所述集电极呈平板状，多个集电极平行间隔布置在第二通道的延伸路径中。
[0019]作为一种选择，所述推进剂存储腔体中存放有固态碘工质。
[0020]作为一种选择，所述加热装置为网状电热丝。
[0021]作为一种选择，所述电晕极的电压为千伏量级。
[0022]作为一种选择，所述固定壳体和电源均为长方体结构。
[0023]与现有技术相比，本技术通过电加热固体碘向离子推力器提供气态推进剂，有效地降低了系统设计的复杂性，提高了推进系统的有效载荷，具体表现在以下方面：
[0024](1)传统推力器设计方案中采用气瓶、管路、阀门、配给系统、控制系统等向电推力器提供推进剂，然而，本技术仅使用蒸气推进剂发生装置便实现了推进剂的供给，减少了大量使用的辅助设备，因此相比于传统方案更加精简；
[0025](2)本方案实现了推力器的小型化，其一是推进剂供给设备的精简，使得推力器的整体体积得以减小；其二是推进剂的中和过程，本方案通过将离子束直接撞击集电极以实现中和的方式，避免使用中和电子枪这类体积较大的设备，进一步实现了推力器的小型化；
[0026](3)本方案中电晕极、引出极、加速极、集电极、电源、固定壳体和蒸气推进剂发生装置均设计成分布在长方体空间内，产生推力的电容结构整体为长方体结构，有利于多机组装，极大的提高了保障性。
附图说明
[0027]图1为电容离子推力器的三视图；
[0028]图2为电容离子推力器的剖视放大图；
[0029]图3为电容离子推力器的工作原理图；
[0030]图中，1
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电晕极；2
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引出极；3
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加速极；4
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集电极；5
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电源；6
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固定壳体；7
‑
蒸汽推进剂发生装置。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明，但不应就此理解为本技术所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本技术上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本技术的范围内。
[0032]如图1～图3所示，为一种电容离子推力器，具体包括电晕极1、引出极2、加速极3、集电极4、电源5、固定壳体6和蒸气推进剂发生装置7。电源5和固定壳体6均设计为长方体形状。蒸气推进剂发生装置7、电晕极1、引出极2、加速极3均在固定壳体6内部的长方体空间区域内呈直线状由上游到下游逐级分布，而集电极4从固定壳体6内部延伸到外部。
[0033]如图2和图3所示，电源5固定在固定壳体6的上端，蒸气推进剂发生装置7安装在靠近电源5一端的固定壳体6的内侧。电晕极1、引出极2、加速极3、集电极4依次安装在蒸气推进剂发生装置7的下游，其中，引出极2、加速极3之间形成了电容结构。加速极3的厚度略厚于引出极2，其目的是为了延长加速极的使用寿命，因为会有极少数的离子会以极高的速度撞击刻蚀加速极。加速极3的宽度要宽于引出极2，其目的是使离子束通道变窄(即图3中集电极4长度方向向上延伸的通道，或者图3中箭头所示的离子运动方向对应的通道)，有利于聚焦离子束，提高推力效率。
[0034]如图3，电源5分别向所电晕极1、引出极2、加速极3、集电极4以及蒸气推进剂发生装置7供电。蒸气推进剂发生装置7产生气态推进剂，并弥漫在电晕极1附近。电晕极1电离推进剂产生等离子体，引出极2与所述电晕极1构成引出级，将等离子体中的阳离子引出并排向下游。加速极3与引出极2构成加速级，将上游的阳离子加速产生推力，阳离子被排向集电极4发生中和以维持电推力器的电中性。
[0035]蒸气发生装置7内装填有碘工质这类容易升华的固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容离子推力器，其特征在于：包括，蒸汽推进剂发生装置(7)，所述蒸汽推进剂发生装置(7)包括推进剂存储腔体、加热装置和气体排出通道，当加热装置启动后，推进剂存储腔体中的推进剂受热气化并从气体排出通道排出；电晕极(1)，多个所述电晕极(1)位于蒸汽推进剂发生装置(7)的气体排出通道出口端对应区域内，用于电离气化后的推进剂形成等离子体；引出极(2)，多个所述引出极(2)位于电晕极(1)的下游，相邻引出极(2)之间间隔布置形成多条第一通道，引出极(2)与其上游对应的电晕极(1)之间形成离子引出区域；加速极(3)，多个所述加速极(3)位于引出极(2)的下游，相邻加速极(3)之间间隔布置形成多条第二通道，加速极(3)与其上游对应的引出极(2)之间形成离子加速区域；集电极(4)，多个所述集电极(4)位于加速极(3)的下游用于中和阳离子，且位于第二通道的延伸路径上；固定壳体(6)，所述蒸汽推进剂发生装置(7)、电晕极(1)、引出极(2)、加速极(3)和集电极(4)封装在固定壳体(6)内部；电源(5)，所述电源(5)安装在固定壳体(6)外侧面，且靠近蒸汽推进剂发生装置(7)一侧，电源(5)为蒸汽推进剂发生装置(7)、电晕极(1)、引出极(2)、加速极(3)和集电极(4)供电，且电晕极(1)、引出极(2)、加速极(3)和集电极(4)的电压依次降低，其中集电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗，张鹏，谢彪，丁洋，伍家威，
申请(专利权)人：贵州航天朝阳科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：