[发明专利]一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法

说明书

本发明提供一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法，通过带不同电荷的推力器配对工作，排列组合，进行羽流中和，以保持推力器整体电中性，避免电荷积累。本发明的控制方法，实现简单，方式灵活，并且未引入额外设备，没有增加卫星的重量。本发明针对同一推力器通过周期性的变换电极电压极性，使推力器交替喷射正电粒子或负电粒子，这样两台配对推力器喷射带相反电荷的粒子或液滴，保证了两台推力器整体推力的连续性和均匀性。

技术领域

本发明属于电喷雾推力器应用领域，涉及一种MEMS电喷雾推力器阵列电中性控制方法。

背景技术

MEMS电喷雾推力器是目前微纳卫星推进领域的研究热点之一。MEMS电喷雾推力器阵列在工作过程中，推进剂(离子液体)在电场力、表面张力等多物理场耦合作用下向外喷射带电粒子或液滴，从而产生推力。但随着时间的积累，单一喷射带正电的粒子或带负电的粒子，推力器将发生电荷积累，使得整星带整电或者负电，这对推力器正常工作甚至星体安全将造成不利影响。

对于单个MEMS电喷雾推力器阵列的工作原理参见图1，如图1所示，发射极内的推进剂在毛细作用下到达尖端附近，在抽取极所施加的抽取电压(V_ext)作用下，在发射极尖端形成泰勒锥，并进一步喷射出带电的离子/带电液滴；喷射出的带电的离子/带电液滴在加速极所施加的加速电压(V_acc)作用下，进一步加速，以较高的喷射速度喷出产生推力。由于喷出的粒子带正电或带负电，会使得推力器失去电中性，产生电荷积累。

现有电中性控制方法是在推力器上增加额外的中和器，这样不仅增加了推力器重量，还增加了推力器复杂度，降低了系统可靠性。

本发明为了解决MEMS电喷雾推力器阵列在微纳卫星应用中出现的电荷积累的问题，提出一种电中性控制方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法，解决了MEMS电喷雾推力器阵列应用过程中的电中性控制问题，同时解决了MEMS电喷雾推力器阵列应用过程中推力连续和均匀性的问题。

本发明的技术方案是：

提供一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法，两个推力器并列放置同时工作，其中一个喷射带正电的粒子，另一个喷射带负电的粒子。

优选的，两个推力器周期性变换喷射粒子的极性。

优选的，变换喷射粒子的极性的频率为1Hz～20Hz。

提供另一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法，设置四个推力器，第一、四推力器喷射的粒子极性与第二、三推力器喷射的粒子极性相反，第一推力器和第二推力器横向并列放置，第一推力器和第三推力器竖向并列放置，第二推力器和第四推力器竖向并列放置；两个喷射粒子极性相反的推力器同时工作，或者四个推力器同时工作。

优选的，四个推力器周期性变换喷射粒子的极性。

优选的，变换喷射粒子的极性的频率为1Hz～20Hz。

提供另一种MEMS电喷雾推力器电中性控制方法，设置八个推力器，第一、三、六、八推力器喷射的粒子极性与第二、四、五、七推力器喷射的粒子极性相反，第一推力器、第二推力器、第三推力器依次横向排列；第一推力器、第四推力器、第六推力器依次竖向排列；第六推力器、第七推力器、第八推力器依次横向排列；第三推力器、第五推力器、第八推力器依次竖向排列；两个喷射粒子极性相反的推力器同时工作，或者八个推力器同时工作。

优选的，四个推力器周期性变换喷射粒子的极性。

优选的，变换喷射粒子的极性的频率为为1Hz～20Hz。

优选的，根据需要开启两组推力器，每组推力器包括两个相邻的推力器，两组推力器之间互不相邻。