[发明专利]能自清洗放电通道污染膜的霍尔推力器及其自清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种霍尔推力器。

背景技术

霍尔推力器属于航天电推进范畴，是电磁式电推进的典型代表，具有结构简单、比冲高、效率高的特点。其结构主要由励磁回路、阴极、阳极、气体分配器及放电通道构成。其工作原理是在其放电通道内近似径向的磁场分布下，阳极和阴极之间的放电等离子体在通道内将产生自洽的轴向电场。电子在电磁场作用下作周向的霍尔漂移运动，并向阳极运动；在向阳极运动过程中与从气体分配器注入的推进剂工质原子发生碰撞并使其电离形成离子，离子在通道内轴向电场的作用下被加速喷出放电通道，从而形成推力。

目前，霍尔推力器的地面试验均在高真空的真空罐中进行，试验中发现，霍尔推力器出口处高速喷出的离子流(约20000m/s的速度)轰击到真空罐壁面会溅射出粒子，粒子会反流到放电通道内，附着在放电通道壁面和阳极表面，在霍尔推力器工作上百小时后，放电通道壁面上会形成一层污染膜。形成的污染膜会影响到推进剂的电离、加速等物理过程以及等离子体放电的稳定性，使霍尔推力器地面性能水平不能真实地反映霍尔推力器在太空中的工作情况。现有清除该污染膜主要通过手工打磨陶瓷套筒的方式，这种清除方法需要经常打开真空罐进行清理，易改变试验装置真空条件，而且拆装霍尔推力器容易引起装配误差，对实验结果产生较大影响。

发明内容

本发明为了解决现有打开真空罐清理霍尔推力器放电通道污染膜的方法存在的易改变试验装置真空条件，以及在拆装过程中易引起装配误差，对实验结果产生较大影响的问题，而提出的能自清洗放电通道污染膜的霍尔推力器及其自清洗方法。

能自清洗放电通道污染膜的霍尔推力器，它包括气体分配器、阳极、阴极、放电电源、外线圈、内线圈、附加线圈和放电通道；所述气体分配器和阳极设置在放电通道内部，所述气体分配器设置在放电通道中的推进剂喷射口处，所述气体分配器的气体入射口与推进剂喷射口连通；所述阳极设置在放电通道中部；所述阴极设置在放电通道出口处；所述阳极连接放电电源的正极，所述阴极连接放电电源的负极；所述外线圈和内线圈对称设置在放电通道出口处的两侧；所述附加线圈横向并列设置在内线圈的一侧；所述外线圈、内线圈和附加线圈通电励磁后形成励磁回路；它还包括自清洗电源；所述自清洗电源的正极连接气体分配器，所述自清洗电源的负极连接阳极；所述气体分配器和阳极之间形成自清洗预电离电场。

如上述能自清洗放电通道污染膜的霍尔推力器的自清洗方法，它由如下步骤完成：

步骤一：预电离生成自清洗离子；在自清洗电源的作用下，放电通道内的电子会由阳极向气体分配器运动，并从自清洗预电离电场中获得动能；所述由阳极向气体分配器运动的电子会与从气体分配器注入的推进剂的原子发生碰撞，产生电离，生成自清洗离子；

步骤二：所述自清洗离子在由外线圈、内线圈和附加线圈形成的聚焦磁场或发散磁场作用下，轰击放电通道的内壁面或外壁面，清除附着在放电通道内壁面或外壁面的污染膜，实现放电通道污染膜的自清洗。

本申请所述能自清洗放电通道污染膜的霍尔推力器及其自清洗方法能够自清洗放电通道9内壁面和外壁面上附着的污染膜，无需打开真空罐进行清理，使试验装置真空条件保持一致，避免了在拆装过程中易引起装配误差，防止对实验结果产生较大影响；本申请基于磁力线等电势的特点，提出了自清洗放电通道污染膜的方法，通过预电离措施及调节励磁电流改变磁场位形控制离子射流方向，从而实现自清洗的方法，霍尔推力器结构无需变动，通过改变内、外及附加线圈的大小，分别形成聚焦磁场和发散磁场，实现对内壁面及外壁面的轰击及清洗。

附图说明

图1为具体实施方式一的电路原理图；图2为外线圈5、内线圈6和附加线圈7形成的聚焦磁场位形图；图3为外线圈5、内线圈6和附加线圈7形成的发散磁场位形图。

具体实施方式