[发明专利]阵列式电容耦合射频等离子体微推进器

说明书

本发明公开了一种阵列式电容耦合射频等离子体微推进器，包括气源，阀门，天线，推力室以及电源。气源与推力室直接相连，阀门可单独控制每个推力室开关，天线绕设在推力室外部并与电源相接。该口袋火箭空间尺寸和总体质量极小，冲量脉冲低，可实现微牛到毫牛量级的推力，平均功耗低，同时可实现精确矢量控制，适合配备微型卫星用于高精度姿态控制和相对轨道位置保持。

技术领域：

本发明适合于等离子体推进技术领域，即高集成度、低功耗、小推力、微冲量的微型推进系统，可应用于微型卫星(微卫星、纳卫星、皮卫星)编队飞行以及组成星座，尤其针对电容性耦合射频等离子体微推进(口袋火箭)的设计。

背景技术：

推进系统是航天器执行轨道机动和特殊姿态控制等任务的关键子系统，但是近二十年来国际上研制的微型卫星几乎都不配备推进系统，或者只有极其有限的机动能力，主要原因是传统的推进系统的体积和质量都很大，不适合微型卫星使用。然而，随着微型卫星技术的发展及其应用领域的扩大，对微推进系统提出了越来越迫切的需求。微型卫星编队飞行和组成星座，可以完成许多复杂昂贵的大卫星无法完成的工作，如组成分布式星载载波雷达、卫星三维立体成像和高分辨率合成孔径对地遥感等。但是完成上述任务，对卫星间相对轨道位置保持、高精度姿态控制提出非常高的要求，具体如下：

第一，微型卫星体积小、质量轻、转动惯量小，用于卫星轨道与姿态控制所需的推力小且要求精度高，一般是微牛至毫牛量级；

第二，微型卫星编队飞行的目标是维持卫星间的相对位置而不是绝对位置，需要的最小冲量脉冲非常小，通常根据控制精度要求和控制周期不同，所需冲量脉冲范围是10^9Ns～10^3Ns量级；

第三，微型卫星能够提供的电源电压都不高，通常情况下是3V～12V，最高的为28V，且总功率一般为1W至数十瓦量级。

因此，必须研究适合于微型卫星轨道保持、轨道机动与姿态控制的高集成度、低功耗、小推力和微冲量的微型推进系统。

口袋火箭是一种新概念电容性耦合射频等离子微推进技术，属电热式微推进，其空间尺寸和总体质量都非常小，冲量脉冲非常低，可实现微牛到毫牛量级的推力，平均功耗仅10-100W，因此，非常适合配备微型卫星用于高精度姿态控制和相对轨道位置保持。但是，单管口袋火箭的推力过于弱小，以致实际应用时需多管并联。

发明内容：

为了解决现有技术所存在的不足，本发明提供了一种阵列式电容耦合射频等离子体微推进器——单面阵列式口袋火箭。

阵列式电容耦合射频等离子体微推进器包括气源，阀门，天线，推力室，和电源。阵列式电容耦合射频等离子体微推进器中气源一端与集气室相连，等离子体束在推力室中产生，向另一端喷出形成推力，实验室中需置于真空室内构造真空环境。

气源与每个推力室直接相连，由阀门单独控制；

天线与电源相接，并绕设在推力室外部，用于激发等离子体；

电源为13.56Mhz射频电源。

气源进气口端通入气体，另一端与推力室相连，使用气体为空气或惰性气体，惰性气体包括氩气，氦气，氙气其中一种。

在阵列式电容耦合射频等离子体微推进器中，实施例中推力室为3×3阵列式；

可选的，推力室可以采用2×2，4×4或其他具体实施方式。

气源使用气体可以为空气、氮气或者惰性气体，惰性气体包括氩气，氦气，氙气等。

有益效果：

所述阵列式电容耦合射频等离子体微推进器，即单面阵列式口袋火箭空间尺寸和总体质量都非常小，在一个实施例中，其尺寸为100×100×18(单位：mm)。