[发明专利]一种焊接的离子推力器栅极组件

说明书

本发明涉及一种焊接的离子推力器栅极组件，属于航天空间电推进技术、真空电子领域。该栅极组件主要包括屏栅极、屏栅极安装环、加速栅极以及加速栅极安装环；采用电子束从屏栅极的表面进行穿透焊接将屏栅极固定安装在屏栅极安装环的定位台阶上，采用电子束从加速栅极的表面进行穿透焊接将加速栅极固定安装在加速栅极安装环的定位台阶上，再将屏栅极安装环与加速栅极安装环通过陶瓷紧固组件固定连接。本发明所述栅极组件中采用电子束对称跳焊焊接方式，避免局部加热，因此焊接热量不会对屏栅极或加速栅极产生影响；另外，改善了栅极零件固定方式，易于栅极组件的装配，提高栅极组件工作稳定性。

技术领域

本发明涉及一种采用电子束对称跳焊焊接的离子推力器用栅极组件，属于航天空间电推进技术、真空电子领域。

背景技术

栅极组件是离子推力器的关键组件，主要作用是通过加载的栅极的电压引出放电室的离子并加速从而产生推力。栅极组件的性能直接关系到推力器的性能和寿命，甚至影响空间飞行任务的成败。

在离子推力器应用中，最常见的双栅极离子引出系统，即屏栅和加速栅。双栅通过专用陶瓷组件安装并隔离不同电位，双栅极装配间距通常设计为1mm左右。根据栅极组件导流设计，在栅极孔径、加载电压一定的条件下，栅极组件的束流引出能力由栅间距决定，推力器从启动到稳定工作，栅间距受热的影响在不断变化直至热平衡达到稳定，因此栅间距的保持对推力器的性能稳定至关重要。

常用的栅极固定方式为螺钉紧固，对于大口径采用安装环增强的栅极组件，必须在对应螺钉的位置足够大的孔以避免不同电压引起的放电打火。而且栅极零件边缘的紧固螺钉间距必须足够紧密，避免间距过大造成工作时因热导致的栅极边缘翘曲变形，因此螺钉紧固孔和让位孔较多，势必降低栅极的力学强度，以及工作的热稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种焊接的离子推力器栅极组件，该栅极组件中的屏栅和加速栅采用电子束对称跳焊焊接，易于栅极组件的装配，大大简化安装工艺，提高栅极组件工作稳定性。

一种焊接的离子推力器栅极组件，所述栅极组件主要包括屏栅极、屏栅极安装环、加速栅极以及加速栅极安装环；

屏栅极和加速栅极的材质为纯钼材料；屏栅极安装环和加速栅极安装环的材质为TC4钛合金材料；

屏栅极安装环的外圆周面上加工有与屏栅极配合的定位台阶，采用电子束从屏栅极的表面进行穿透焊接，将屏栅极固定安装在屏栅极安装环的定位台阶上；加速栅极安装环的外圆周面上加工有与加速栅配合的定位台阶，采用电子束从加速栅极的表面进行穿透焊接，将加速栅极固定安装在加速栅极安装环的定位台阶上；屏栅极安装环与加速栅极安装环之间通过陶瓷紧固组件固定连接，且屏栅极和加速栅极在屏栅极安装环与加速栅极安装环之间；

采用电子束进行焊接时，采用的是跳焊与对称焊组合的焊接方式。

屏栅极安装环中定位台阶的台阶面高度与屏栅极的厚度比值为2～4:5；加速栅极安装环中定位台阶的台阶面高度与加速栅极的厚度比值为2～4:5。

屏栅极安装环或加速栅极安装环的内径为r，外径为R；焊接产生的焊缝距离所述安装环外径的距离优选2(R-r)/5～3(R-r)/5。

每个焊缝的弧长优选12mm～18mm。

两个相邻焊缝之间的距离优选40mm～48mm。

有益效果：