[发明专利]一种低功率磁化电推进空心阴极推力器

说明书

本发明提出一种低功率磁化电推进空心阴极推力器，该推力器的阴极由顶板和圆筒形侧壁组成，阴极的顶板内安装有环形的发射体，作为阴极，阴极的侧壁的外周套固有绝缘层一，绝缘层一外周套固有环状的永磁铁，阴极的内部安装有点火电极，阴极的顶板的外侧与绝缘层二连接，绝缘层二的外侧连接有阳极，阴极的开口端安装有绝缘底座，阳极底板固定在绝缘底座的外侧。解决了现有技术中的空心阴极推力器比冲和工作效率低的问题，提供一种低功率磁化电推进空心阴极推力器，利用轴向磁场增强等离子束流，以增强等离子加速效应在推力产生机理中所发挥的作用，提高空心阴极推力器的比冲和工作效率。

技术领域

本发明涉及一种阴极推力器，尤其是涉及一种低功率磁化电推进空心阴极推力器，属于航空推进系统领域。

背景技术

随着微小卫星的迅速发展，对微推力器的需求日益突出。受到微小卫星自身体积以及电源功率的限制，需要的推进系统需要具备体积小、功耗低的特点，为了保证微小卫星的有效载荷以及寿命，微推力器还需要具备比冲高、效率高的特点。由于冷气推进以及化学推进的比冲相对较低，限制了微小卫星的有效载荷，因此不适用在微小卫星平台上，而电推进系统具有较高的推进效率和比冲，以目前发展较为迅速的霍尔推力器和离子推力器为例，比冲接近3000-4000s。然而，离子推力器和霍尔推力器在小型化过程中，由于尺寸降低会导致推进效率一定程度上降低，同时小型中和器技术存在一定难题，因此微推力器的发展是微型卫星广泛应用的关键。

目前，电推进微推力器形式多样广泛，以推力产生的机制可以分为电热式、静电式和电磁式。电热式推力器推力较高，但是推进比冲及效率相对较低，不适于微小卫星平台；静电式以及电磁式电推力器，以脉冲等离子微推力器和真空阴极电弧微推力器为例，比冲以及推进效率相对较高，但是在推力产生过程中仍需中和器提供电子中和羽流，中和器的小型化同样是难题。

电推进空心阴极是电推进系统中关键部件，为电推力器提供电子维持等离子体放电和中和羽流的作用。空心阴极具有结构简单、体积小、工作可靠和寿命长的特点，将空心阴极推力器发展成为一种微推力器可以将推力器和中和器一体化，解决微推力器需要微型中和器技术难点问题。空心阴极推力器在工作过程中，由于推力产生的机理中气体的热膨胀加速效应占主导地位，而离子加速在其中对推力的产生发挥的作用有限，因此利用空心阴极产生推力比冲和效率较低。为提高空心阴极推力器等离子体加速效应，提高比冲，本专利提出利用磁场提高空心阴极推力器的推进效率的方法，从而发展一种新型的低功率空心阴极推力器。

发明内容

本发明目的是为解决现有技术中的空心阴极推力器比冲和工作效率低的问题，提供一种低功率磁化电推进空心阴极推力器，利用轴向磁场增强等离子束流，以增强等离子加速效应在推力产生机理中所发挥的作用，提高空心阴极推力器的比冲和工作效率。

本发明为达此目的，采用以下技术方案：

本发明所述的低功率磁化电推进空心阴极推力器包括阴极、永磁铁、绝缘层一、阳极、绝缘层二、点火电极、发射体、通气管和阳极底板；所述阴极由顶板和圆筒形侧壁组成，所述阴极的顶板内安装有环形的发射体，作为阴极，所述阴极的侧壁的外周套固有绝缘层一，所述绝缘层一外周套固有环状的永磁铁，所述阴极的内部安装有点火电极，所述阴极的顶板的外侧与绝缘层二连接，所述绝缘层二的外侧连接有阳极，所述阴极的开口端安装有绝缘底座，所述阳极底板固定在绝缘底座的外侧。

优选地，所述低功率磁化电推进空心阴极推力器还包括绝缘底座，所述绝缘底座位于阳极底板与阴极的开口端之间。

优选地，所述点火电极包括通气管，所述通气管用于给点火电极输送气体。

优选地，所述环形永磁铁为环形，材质为耐高温钐钴。

优选的，所述阳极为锥形，加载电压为100V。

优选的，所述点火电极为击穿电极，加载电压为500V。