[发明专利]一种冷气微推进器

说明书

技术领域

本发明涉及推进器领域，尤其涉及一种用于微纳卫星的基于MEMS技术的冷气微推进器。

背景技术

推进系统是大多数航天器的关键子系统，主要用于航天器的轨道机动、姿态控制等。然而，近二十年来，在国际研制的微纳卫星（质量20kg左右）中几乎都不配备推进系统，或者只有极其有限的机动能力，这主要是因为传统的推进器体积和质量都很大，不适合微纳卫星的使用。然而，随着微纳卫星技术的发展及其应用领域的扩大，对微推进系统提出了越来越迫切的需求。微纳卫星的编队飞行，微纳卫星星座可以完成许多复杂昂贵的单个大卫星所无法完成的工作。如组成分布式星载载波雷达、卫星三维立体成像、高分辨率合成孔径对地遥感等等。要完成上述任务，就必然对卫星相对轨道位置的保持、高精度的姿态控制提出较高的要求，通常需要推进器脉冲冲量范围为10-9Ns~10-3Ns量级。

针对适用于微纳卫星的微推进器，目前国际上研究的种类主要有胶体微推进器，MEMS固体阵列微推进器，脉冲等离子微推进器，场致发射电推进器和冷气推进器，就性能和加工复杂度而言，场致发射电推进器和冷气推进器性能较高，加工难度低，但电推进器的电源系统复杂，并且有电荷羽流污染，相比之下，冷气推进器具有结构简单，安全和可靠性高等优点。不会对航天器产生电荷污染，而且功耗也比电推进器低。而基于MEMS（微机电系统）技术的冷气微推进器成本低、体积小、质量轻、集成度高，再加上推力分辨率高（小于10uN），可实现对卫星姿态的高精度控制，对其合理的使用还可以减少控制系统执行部件的数量，提高微纳卫星的集成度。

基于MEMS技术的冷气微推进器，正在被国际上许多公司和科研院校进行研发。但目前研发的基于MEMS技术的冷气微推进器无法同时做到加工容易，成本低，可靠性高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种冷气微推进器，其加工工艺可实现性强，制作成本低，可靠性高，安装方便可靠和可实时检测加热温度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种冷气微推进器，包括支撑层及贴合在所述支撑层表面的加热层，所述加热层朝向所述支撑层的一面具有一沟槽，所述沟槽与所述支撑层的表面形成一加热腔，以对进入所述加热腔中的气体进行加热，在所述加热层背向所述支撑层的表面上与所述加热腔对应位置设置有加热源，用于为所述加热腔加热，所述加热层还包括设置在所述加热腔两侧且贯穿所述加热层的开口，以形成隔离带，所述隔离带用于隔绝所述加热腔与所述加热层之间的热传导。

进一步，还包括分别设置在所述加热腔两端的进气口及喷嘴，用以提供气体进出加热腔的路径。

进一步，所述进气口贯穿所述加热层，以允许气体进入所述加热腔。

进一步，还包括一进气机械接口，所述进气机械接口包括一本体及贯穿所述本体的通孔，所述本体通过一密封圈设置在所述加热层背向所述支撑层的表面上，且所述通孔与所述进气口对应，以将外部气体导入所述进气口中，所述密封圈用于防止气体泄漏。

进一步，所述喷嘴采用收缩-扩张的构型，用于提供推力。

进一步，还包括设置在所述隔离带同一侧和/或两侧的与所述加热源电连接的至少两个加热源焊盘，所述加热源焊盘用于与外部构件连接，以为所述加热源供电。

进一步，包括四个加热源焊盘，所述四个加热源焊盘可用于测量加热源的电阻，以得到加热源的实时温度，进而实时监测加热源的温度。

进一步，所述冷气微推进器可与一印刷电路板连接，所述印刷电路板上的焊盘通过导线与所述加热源焊盘连接，以保护所述加热源焊盘免受损坏。

进一步，所述加热源与所述加热层间设置有绝缘层，以使所述加热源与所述加热层绝缘。

进一步，还包括贯穿所述支撑层及加热层的固定孔，用于将所述冷气位推进器固定在外部构件上。

本发明的优点在于：

（1）制作工艺容易实现，制作成本低。本发明冷气微推进器在加热腔上表面设置热源，可利用溅射工艺，制作工艺更容易实现，而且通过在加热腔两侧设隔离带，防止热损失，提高加热效率。