[发明专利]霍尔效应推力器和包括此类推力器的航天器

说明书

本发明涉及一种霍尔效应(Hall effect)推力器(10)，其布置在壁(22)内并包括磁路(30)和电路(60)，该电路(60)包括阳极(62)、第一阴极(64)和电压源(68)。该磁路和该电路被布置成使得围绕壁(22)生成磁场(B)和电场(E)。在每个子午线横截面中，磁路(30)具有布置成在壁的表面上彼此分隔开的上游磁极(50)和下游磁极(52)。阳极(62)和第一阴极(64)位于上游磁极(50)的任一侧上。

发明领域

本发明涉及吸气式霍尔效应(Hall effect)推力器领域。

技术背景

通常，吸气式霍尔效应推力器包括：

喷嘴，其用于当推力器在操作时，由推力器收集、加速以及喷射粒子；

电路，其包括阳极、在阳极下游的阴极以及用于经由阴极发射电子并经由阳极吸引电子的电压源；以及

磁路，其用于在喷嘴中生成轴向地在阳极下游的磁场，该磁场被定向在相对于推力轴基本呈径向的方向中。

作为示例，此类推力器在文件US 2003/0046921中描述。

在实践中，喷嘴的形状一般为环形以使得磁路能够生成径向磁场。喷嘴由此包括内壁和外壁二者；粒子在这两个壁之间通过。

具体而言，由于该喷嘴，包括此类推力器的航天器的特别大量的内部空间已经被占据。

发明概述

因此，本发明的目的在于提供一种霍尔效应推力器，它在其中安装该推力器的航天器中占据较少的空间。

该目的是通过一种霍尔效应推力器达成的，该霍尔效应推力器沿推力轴产生推力并包括以下组件：

-用于生成磁场的磁路；以及

-电路，其包括阳极、第一阴极、和用于至少经由第一阴极发射电子以及经由阳极吸引电子的电压源；

该推力器的特征在于：

-其被布置在围绕推力轴形成的圆柱形壁内；

-该磁路和该电路被布置成使得围绕该壁生成磁场和电场；以及

-在平行于该推力轴以及垂直于该壁的所有截面中：

-该磁路呈现基本上布置在该壁的表面并彼此分隔开的上游磁极和下游磁极；以及

-该阳极和该第一阴极位于该上游磁极的任一侧。

上文提及的壁实质上是推力器被安装于其上的航天器的外壁。

其通常是轴对称壁。

具体而言，该壁可以是圆柱形壁。本文中使用了术语“圆柱形壁”来表示通过围绕闭合轮廓扫过横定方向的“生成”线所生成的表面壁。

由推力器所产生的推力一般沿该壁的对称轴取向。

然而，在一个实施例中，磁路和/或电路以如下方式被布置使得围绕该壁生成非轴对称磁场和/或电场(B和/或E)。推力器所生成的推力随后呈现出相对于推力器的轴的横向分量(由圆柱形壁来定义)；其由此按相对于该圆柱形壁的轴向稍稍倾斜的方向取向。

该闭合轮廓可以是圆形、椭圆形或卵形，并且例如，其可以是跑道的形状等。

本发明由此包括通过不再在喷嘴内以及由此在航天器内，而是相反地在航天器外组织离子加速而完全反转霍尔效应推力器的设计。

根据本发明，由该磁路生成的磁场在该航天器的整个圆周上捕获电子；然而，该磁场的强度可以随围绕圆周的位置的函数而变化。

该磁路一般以如下方式被布置使得磁场按大致垂直于该壁的表面的方向、挨着上游磁极来取向。