[发明专利]一种同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置

说明书

技术领域

本发明涉及微纳卫星空间推进技术领域，特别是一种同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们逐渐对探测卫星的成本以及制作时间周期有了新的要求。微纳卫星是未来卫星发展的一个重要方向，微纳卫星具有成本低、研制周期短、扩展能力强、发射方式灵活等优点，并且体积小，行动灵活。因为具有上述优点，微纳卫星在进行目标侦察时便于对目标近距离、高精度逼近监视及对抗，同时又不会被目标发现，这在军事作战上有重大意义。

微纳卫星需要对目标进行长时间监视和高精度逼近，因此微纳卫星的推进模块具有较高要求，维纳卫星的长期监控使得推进模块应该具有较高的总冲，可以为微纳卫星提供较长时间的机动能力；高精度逼近则要求推进模块可以提供较小的元冲量，同时微纳卫星也对推进模块的体积、重量、功率等提出了一定的限制，因此需要提出一种体积小质量轻、工作时间长且能产生高总冲推力的适用于10kg以下级别的微纳卫星的微型电推进装置。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置。

本发明的技术解决方案是：一种同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置，包括外壳、绝缘支撑、绝缘陶瓷、金属阴极、金属阳极、弹簧，其中

外壳为圆筒型，一端内壁有环型凸起，外壁有环型凹槽，绝缘支撑圆筒型，一端为环型凸起，绝缘陶瓷为环状筒，金属阴极为环形，金属阳极为一端设有圆凸台的圆柱形；金属阳极套在绝缘陶瓷内，绝缘陶瓷内壁与金属阳极(5)相接，绝缘陶瓷一端与金属阳极圆凸台相接，另一端套入绝缘支撑内腔，绝缘陶瓷套入金属阴极，弹簧置于金属阴极、绝缘支撑之间，金属阴极、绝缘陶瓷、金属阳极置于外壳内，金属阴极一端紧贴外壳内壁面的环型凸起，另一端压紧弹簧，绝缘支撑另一端与外壳另一端固定连接；

金属阴极通过外壳、金属阳极通过导线与外部电源控制单元相连，金属阴极为放电烧蚀的推进剂工质，当外部电源控制单元放电时，烧蚀金属阴极产生高密度等离子体团，弹簧将推动金属阴极滑动并保持金属阴极端面、绝缘陶瓷端面、金属阳极端面相对位置不变，高密度等离子体团通过外壳的端面高速飞出，再通过永磁体产生的磁场进行加速喷出产生推力。

所述的外壳材料为铝合金，绝缘支撑材料为聚四氟乙烯，金属阴极材料为钛，金属阳极材料为铜。

所述的金属阴极外壁与外壳内壁间存在10^-1mm量级的间隙，绝缘陶瓷外壁与金属阴极内壁间存在10^-1mm量级的间隙。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明等离子体推进装置中绝缘支撑2与外壳1之间通过绝缘支撑2的外螺纹和外壳1的内螺纹连接，金属阳极4和绝缘支撑2之间通过金属阳极4的外螺纹和绝缘支撑2的内螺纹连接，解决了推力器简单可靠装配的问题，实现了推力器批量生产的可能；

(2)本发明等离子体推进装置通过将弹簧6置于金属阴极4和绝缘支撑2之间，解决了金属阴极4作为推进剂不能自动供给的问题，实现了推进剂的自动供给。

附图说明

图1为本发明一种同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置平面示意图；

图2为本发明外壳1的结构示意图；

图3为本发明绝缘支撑2的结构示意图。

具体实施方式

本发明针对微纳卫星在空间推进的需要，设计出一种利用烧蚀阴极材料放电产生等离子体并将等离子体加速的同轴型微弧阴极放电等离子体推进装置，本发明微弧阴极放电推力器属于一种微型电推进装置，利用放电电弧烧蚀阴极材料产生较高电离度的高速等离子体，并利用外加磁场加速聚焦等离子体以产生推力，从推进装置的各种性能指标来看，本发明微弧阴极放电推进装置与传统的微型冷气推进装置、化学微推进相比具有很大的优势，具有体积小质量轻的优点，同时工作时间长且能产生高总冲推力，使其完全适用于10kg以下级别的微纳卫星对目标的长时间监视和高精度逼近等任务需求，下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。