[发明专利]一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极。

背景技术

多级会切磁场等离子体推力器是以霍尔推力器为基础的目前国际涌现出的一类新型电推进概念。推力器放电通道壁面一般由陶瓷组成，由多级永磁铁包围，相邻的两个永磁铁极性相反。在通道的上游布置了阳极。工质通过供气管路喷入放电通道。在推力器出口外，安置了空心阴极，用于电离中性气体并中和通道喷出的离子。电子会通过碰撞产生传导向阳极运动，并进入上一级，那里有更高的电压和氙原子密度。最终电子到达阳极表面，形成放电回路，同时生成大量的热，而阳极体积较小，导致阳极产生热量积累，温度升高。这些热量如果不能及时传导至外太空，则永磁铁部位温度将升高，严重影响了永磁体的磁性，导致推力器失效。

发明内容

本发明是要解决现有多级会切磁场等离子体推力器的阳极温度较高，导致发动机通道内壁和阳极受热短时间内急剧增强，热量传导至永磁铁部位严重影响了永磁体的磁性，且阳极的气体密封与绝缘难以处理的问题，而提供一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极。

本发明一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极，它包括阳极板、阳极头、陶瓷腔体、绝缘板、散热器、阳极进气管和垫片；所述陶瓷腔体为两段阶梯式圆筒形整体结构，所述陶瓷腔体的前段端面中心孔的直径R₁小于所述陶瓷腔体的后段端面中心孔的直径R₂；所述阳极头是由多个圆柱形阳极头组合而成的圆柱体，在阳极头的中心开有通气孔且在其内部开有沿圆柱面圆周分布的螺栓连接孔；所述阳极板为两段整体式结构，所述阳极板的前段为与阳极头底面面积相同的圆柱体，所述阳极板的前段是底面直径为R₃的圆柱体，所述阳极板的后段是底面直径为R₄的圆柱体，所述阳极板的前段的底面直径R₃小于所述阳极板的后段的底面直径R₄，所述阳极板与所述陶瓷腔体同轴且所述阳极板的后段的底面直径R₄小于或等于所述陶瓷腔体的后段端面中心孔的直径R₂；所述阳极板的中心开有通气孔且在其内部开有沿所述阳极板的前段端面圆周分布的螺栓连接孔，阳极连接螺栓穿过所述阳极头内的螺栓连接孔和所述阳极板内的螺栓连接孔，将阳极板与阳极头连接；所述绝缘板为两段整体式结构，所述绝缘板的前段端面直径R₅小于所述绝缘板的后段端面直径R₆，所述绝缘板的前段端面直径R₅小于或等于所述陶瓷腔体的后段端面中心孔的直径R₂，所述绝缘板前段端面与阳极板的后段端面紧密接触嵌入在陶瓷腔体的后段，在所述绝缘板的前段和所述绝缘板的后段的中心均开有通孔且绝缘板的前段的通孔的直径大于绝缘板的后段的通孔的直径；所述阳极板的轴向厚度为X，所述绝缘板前段的轴向长度为Y₁，所述绝缘板后段的轴向长度为Y₂，所述陶瓷腔体的后段的轴向长度为Z₁，所述陶瓷腔体的前段的轴向长度为Z₂，且X与Y₁的和大于Z₁；所述阳极进气管固定在所述阳极头的通气孔中，所述阳极进气管的引出端依次穿过阳极板的通孔、绝缘板前段的通孔和绝缘板后段的通孔引出到绝缘板外侧，所述阳极进气管的引出端与绝缘板之间设置有垫片；所述散热器通过螺杆固定在陶瓷腔体后段外表面，所述散热器的内径与陶瓷腔体后段的外径相同，两者滑动配合，所述散热器的轴向长度为X。

本发明的有益效果是：

本发明可以有效降低阳极表面温度，加快热量向外太空辐射的速度，同时保证阳极的密封及绝缘性，从而保证发动机温度可靠性；背部阳极板大面积的热辐射材料、高热传导率的阳极头和透明材料的绝缘板的使用，增强了阳极散热，保证了多级会切磁场等离子体推力器的阳极工作的可靠性，实现了多级会切磁场等离子体发动机的安全、稳定和长寿命工作；绝缘板对阳极石墨施加压力实现自密封，防止气体泄漏，保证了推力器的工作效率和工作稳定性，绝缘板的使用减少了密封和绝缘的工作难度；通过不同阳极头的合理搭配来适应于不同的磁场位形；采用模块化设计，可以在探究阳极形状及阳极位置对推力器性能参数影响规律的实验过程中节约大量材料，减少阳极加工时间。

附图说明

图1为本发明所述的一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极的剖面示意图；

图2为本发明所述的一种多级会切磁场等离子体推力器的阳极的外形示意图；