[发明专利]侧壁面设置陶瓷喷嘴的脉冲等离子体推力器

说明书

技术领域

本发明涉及一种宇航电推进技术领域的功能组件，具体地说，涉及的是一种侧壁面设置陶瓷喷嘴的脉冲等离子体推力器。

背景技术

随着小卫星、行星探测器、深空探测等新兴空间技术的发展，要求宇航电推进系统质量更轻、体积更小、消耗推进剂更少。传统化学推进方法由于比冲低、结构复杂越来越难以满足新兴空间任务的要求。脉冲等离子体推力器(Pulse Plasma Thruster，简称 PPT)是针对微小卫星推进系统的一种可行方案，它具有比冲高、重量轻、结构紧凑、体积小、控制方便灵活等优点，可用于微小卫星的姿态控制、轨道转移和提升、轨道修正、阻力补偿、位置保持和离轨处理等空间任务。1964年前苏联首先采用同轴型PPT担负金星自动行星际站太阳帆板的定向控制任务，美国则于1968年用平行电极型PPT作为LES-6同步通讯卫星的东西位置保持系统，20世纪70-80年代，PPT作为卫星上的阻力补偿系统继续用于美国海军的TIP-2、3和NOVA-1、2、3号太阳同步导航卫星上。2000年美国国家航天局(NASA)在地球观测卫星EO-1上使用脉冲等离子体推力器进行轨道修正任务。近几年由于微小卫星的迅速发展，我国对脉冲等离子体推力器的需求日益增加。与其它类型的电推力器相比，脉冲等离子体推力器的效率偏低，这主要是由于固体推进剂的“延时气化”，产生的中性气体无法得到有效加速造成的。

经对现有技术的文献检索发现，为了解决脉冲等离子体推力器效率低的问题，各国科研机构进行了一定探索。莫斯科航空学院通过使外电路参数与放电过程匹配，日本九州研究所采用二次放电的方法等方法都使PPT的效率有所提高。但放电过程匹配的方法通用性不强，二次放电方法对推进器寿命有一定影响。中国专利CN101260873A中提出了一种“带陶瓷喷嘴电极的脉冲等离子体推力器”，通过在金属电极上设置陶瓷喷嘴，一定程度上改善了中性气体加速性能，提高了效率。此专利的缺点为将绝缘的陶瓷喷嘴设置在金属电极上，这会增加主回路放电电阻、降低相同放电能量下的放电电流，从而降低电磁加速性能和推力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种侧壁面设置陶瓷喷嘴的脉冲等离子体推力器。通过对新型喷嘴合理的形状设计，使其尽可能地不增加主放电回路的电阻。同时，设置喷嘴改进了加速流道形状，使推进剂延迟气化产生的低速中性气体获得更高的速度，从而提高了脉冲等离子体推力器的性能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：高压电源、储能电容、推进剂、陶瓷喷嘴、阳极、阴极、半导体火花塞、点火控制电路板、进给弹簧，阴极和阳极分别设置于推力器内部的两个平面，半导体火花塞通过螺纹与阴极连接，点火控制电路板通过点火控制线两极分别与半导体火花塞和阴极相连，推进剂设置于阴极、阳极之间，推进剂后部通过进给弹簧固定在推力器内部，推进剂横向被进给弹簧和阳极的凸台固定，推进剂纵向则被阴极和阳极固定，陶瓷喷嘴固定于推力器内腔侧壁面上，储能电容固定在推力器外部侧面，高压电源与储能电容两端相连。

所述陶瓷喷嘴成对设置于推力器内腔侧壁面上。

所述陶瓷喷嘴两端具有45°的切角。

所述陶瓷喷嘴的横截面为等腰直角三角形。

所述陶瓷喷嘴侧面包含有若干个带有沉孔的安装孔。

所述安装孔成对出现。

新型陶瓷喷嘴是本发明的核心内容，陶瓷喷嘴呈楔形，被成对设置于推力器壳体内壁阳极与阴极之间的侧面上，而不是电极上，设置位置尽可能地靠近推进剂表面。陶瓷喷嘴靠近电极的端面被设计为等腰直角三角形，且加工有45°的切角，喷嘴侧面有两个带有沉孔的安装孔。这样设置喷嘴以后可以保证阴极和阳极之间放电通道不受干涉，大大降低了主放电回路的电阻。点火电路板根据内部单片机程序以固定的频率为半导体火花塞提供脉冲激励，同时提供点火能量。