[发明专利]一种试验用固体微推力器阵列结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体微推力器阵列结构，可应用于固体微推力器阵列研制，用于微推力器小临界尺寸推进、微尺度燃烧、微流动、控制系统等研究，能够大大降低研制成本、研制周期等。

背景技术

近年来，随着微纳米、微电子等技术的发展，微纳卫星正以一种全新的概念、崭新的设计思想成为航天领域最活跃的研究方向之一。微纳卫星具有研制周期短、投资与营运成本低、风险小，灵活性高等特点，使它既能以单星廉价快速完成多项航天任务，又能以多星组网或编队飞行方式完成大卫星难于胜任的空间任务。

随着微纳卫星各项支撑技术的发展，其正从飞行验证向创新应用转化。2013年美国Spaceworks公司发布了《微纳卫星市场预测》，预测到2020年，全球对1～50kg微纳卫星的年需求量最高可达188颗。作为微纳卫星重要的平台支撑技术——微推进技术，对微纳卫星的应用扩展有着重要的作用。固体微推力器阵列具有高集成度、功耗低、微推力、微冲量、重量轻、体积小、结构简单、无可移动部件、安装形式灵活等优点，是一种有着优越应用前景的推进系统，能够实现高精度控制，能够满足微纳卫星对推进系统的要求。

目前国内外各研究机构主要集中在对小规模推力器阵列的结构设计、性能试验、仿真分析、单个推力器的推力测试等方面的研究上，虽然美国提出了兆单元的概念，但是现有文献中没有相关推力器阵列性能测试及点火试验等方面的研究。现阶段阵列结构的缺点在于，不能够快速实现，采用硅基MEMS技术加工，不利于进行大规模的试验。并且点火电路采用每个推力器单独控制的方式，不利于实现规模扩大化。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种试验用固体微推力器阵列结构，通过采用点火电阻串联二极管的行列分别寻址方式，可以有效实现阵列的扩展，也利于固体微推力器阵列的快速实施，便于进行大规模的相关验证试验。

本发明的技术解决方案是：一种试验用固体微推力器阵列结构，包括点火电路层、点火药层、燃烧室层以及喷管层，其中点火电路层在最底层，为由M*N个点火电路构成的M行N列的阵列，其中M和N均为正整数且M和N均不小于2，点火电路层的上方是点火药层，点火药层包括M*N个点火药室，每一个点火药室对应一个点火电路，点火药室中装有火药，点火药层的上方是燃烧室层，燃烧室层包括M*N个燃烧室，每一个燃烧室对应一个点火药室，燃烧室中装有固体推进剂，燃烧室层的上方是喷管层，喷管层包括M*N个喷管，每一个喷管对应一个燃烧室。

所述的火药包括50％黑火药，22.8％氯酸钾，27.2％红磷。所述的固体推进剂为HTPB-86#推进剂。

所述的点火电路包括一个发热电阻和一个二极管，发热电阻的一端与二极管的正极相连，发热电阻的另一端连接在行寻址线上，行寻址列线与电源正极相连，二极管的负极连接在列寻址线上，列寻址列线与电源负极相连。

所述的点火电路层、点火药层、燃烧室层以及喷管层之间通过环氧树脂粘接。所述的点火药室采用圆柱体结构。所述的圆柱体结构的直径为1mm，高度为0.5mm。

所述的燃烧室采用圆柱体结构。所述的圆柱体结构的直径为1mm，高度为1mm，两个相邻圆柱体的间距为2mm。所述的喷管为直喷管。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的试验用固体微推力器阵列结构，能够实现快速行列寻址，能够实现阵列的大规模扩展，便于进行大规模的相关验证试验。点火电阻和二极管采用商业器件，阵列能够快速实现，降低研制周期以及成本。通过采用自行配置的点火药，点火成功率高，点火功率低。推进剂采用颗粒装药，燃面大，能够提高燃烧效率。本发明阵列推力器燃烧室尺度为1mm，如果采用更小封装的贴片电阻，或者直接使用不带封装的电阻，可以实现更小尺寸的阵列制备，并且能够用于进行燃烧室为0.5～1mm推力器阵列的推进剂研究试验、点火药研究试验、点火成功率研究试验、微推力测试等一系列试验，对于固体微推力器的微流动、微燃烧、微传热等研究以及推进剂的燃烧动力学研究等具有重要的推动作用。

附图说明

图1为本发明固体微推力器阵列结构的组成原理图；

图2为本发明点火电路层的阵列式点火电路原理图。

具体实施方式