[发明专利]电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置

说明书

本发明公开了一种电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，主要包括防护钛材或石墨材料障板结构，障板结构分别通过固定装置和安装法兰集成安装在测试设备内的，障板结构包括进液主管道、出液主管道、汇流主管道、冷却支管和若干障板，障板为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，均焊接在环形的冷却支管上，圆锥环截面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，用于阻挡工质气体粒子对氙泵冷板的直接冲击，起到羽流防护作用。本发明装置结构简单，易于安装维护，装置为整体集成式，内部无活接，可适用承受内部羽流粒子的轰击，保证防护功能的可靠性。

技术领域

本发明属于空间电推进系统地面环境验证试验测试技术领域，具体涉及一种用于电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置。

背景技术

随着我国航天技术的发展，各种高性能平台对电推进技术的应用需求越发迫切，比如低轨科学测量无拖曳控制卫星平台对高精度变推力电推进系统的需求、高轨超大型平台对高比冲多模式电推进系统的需求、深空探测对大功率大推力电推进系统的需求等。

目前，我国电推进技术发展如火如荼，对电推进系统的研究已经进入了一个稳步发展的阶段，目前主要性能指标已经接近或达到国际先进水平，具备了进行工程应用的基本条件。虽然工程样机的主要指标推力、比冲都已经接近或达到国外同类产品水平，但要在我国后续各种高性能卫星平台实现电推进系统的成熟应用，还需要开展一系列组件级、系统及整星级地面验证试验，对电推进系统的性能、寿命和可靠性进行全面考核。

电推进系统及整星级地面验证试验主要在地面建造的真空环境模拟设备中进行，真空环境模拟设备可模拟推进器系统在太空真实工作状态下的真空、低温、辐照等空间环境，因此地面试验设备的研制应尽可能地真实反映实际的太空环境。但同时真空环境模拟设备也具有一定的局限性，例如推进器，特别是氙气工质电推进系统在试验设备内工作时，其产生喷射的高能离子会对本身结构或试验设备材料发生溅射腐蚀，特别是对于大功率、长寿命电推进系统尤为严重。粒子溅射效应一方面会对试验工艺设备性能造成影响，例如用于抽除推进工质氙气的泵组氙泵如果直接暴露在粒子轰击下会导致抽气冷板温度上升，继而影响抽气性能和试验状态。另一方面粒子轰击真空容器，热沉等工艺设备，其溅射效应产生的物质也会造成对推进器本身有污染效应，从而对测试结果造成干扰，影响试验效果。

为了解决地面环境试验过程中溅射效应带来的性能影响、污染及干扰效应，目前主要采取羽流防护装置的方式对真空容器内的设备进行保护。典型的推进器羽流防护装置一般通过配置安装束流挡板完成防溅射效应。通常在容器面对着推进器安装位置或在推进器与被防护工艺设备之间安装有带有冷却功能的挡板结构。由于金属钛或石墨材料具有相对较低的溅射率系数，为了避免靶面的离子轰击效应，羽流防护装置一般使用金属钛材或靶面覆有高纯石墨，靶面倾斜的角度经过特殊设计使得粒子能够射入挡板内而减少反射。一般地，推进器地面真空环境试验设备中需要对真空容器内壁、热沉、内部线缆、真空泵特别是抽除氙气推进工质的氙泵等工艺设备进行防护。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于电推进地面试验测试系统中的集成式羽流防护装置，该装置结构简单，易于安装维护，可有效实现推进系统地面测试时对工质介质的有效防护。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

电推进试验用氙泵集成式羽流防护装置，主要包括防护钛材或石墨材料的障板结构、固定装置和安装法兰，上述障板结构分别通过上下两部分的固定装置和安装法兰实现在测试设备内的集成安装，固定装置设置在安装法兰上，实现测试设备整个系统的真空密封，其中，上述障板结构包括进液主管道、出液主管道、汇流主管道、冷却支管和若干障板，若干障板为具有一定间隙并且同轴的多个圆锥环，均焊接在环形的冷却支管上，圆锥环截面与推进器羽流喷射截面近似法向垂直，环形的冷却支管端部分别与进液主管道和出液主管道连通，中间部分与汇流主管道连通，焊接形成冷却回路，防护钛材障板结构置于试验测试设备安装的氙泵与推进系统之间，用于阻挡工质气体粒子对氙泵冷板的直接冲击，起到羽流防护作用。