[发明专利]超低轨可变推力吸气式磁等离子体推力器

说明书

本发明提供一种超低轨可变推力吸气式磁等离子体推力器，包括吸气道，设有进气口与出气口，用于对稀薄空气进行压缩并将其吸入推力器；放电腔，与出气口连通，由阴极体、阳极体与电源组成，所述阴极体、阳极体均与电源电性相连，用于将压缩后的稀薄空气电离成等离子体并在电场的作用下将等离子体加速喷出，所述放电腔内设有磁场以进一步提升等离子体加速喷出的效果；限流阀，位于吸气道与放电腔之间，所述限流阀的进气端与出气口连通，所述限流阀的出气端与放电腔连通，用于控制进入放电腔的压缩空气团的质量流量。实现了推力器对环境中稀薄空气的捕获、存储、控制、电离和加速等过程，从而稳定产生推力。本发明应用于航天技术与等离子体领域。

技术领域

本发明涉及航天技术与等离子体领域，尤其涉及一种超低轨可变推力吸气式磁等离子体推力器。

背景技术

随着空间轨道的卫星数量日渐饱和，超低轨道成为了卫星拓展运行范围、提升任务能力的新选择。相对于其他轨道而言，卫星在超低轨道上运行，能够显著降低卫星的发射成本，提升其导航定位精度与响应速度，在天气预测、两极冰覆盖监控、火灾监控、农业监控、电子通信、定位导航、遥感等领域都有着广阔的应用前景。然而，超低轨道空间环境的特殊性和复杂性使得卫星持久驻留将面临寿命短、推进剂补给困难且在轨维护成本高等问题，严重制约了空间超低轨道卫星的发展。

追求性能稳定、寿命长、重量轻且成本低的推进系统是当前航空航天领域的前沿研究重点。尽可能利用空间环境中存在的物质为基础发展新的推进方案，能够有效减少卫星相关成本，增大寿命，为超低轨道卫星的轨道控制提供了新的方案。但是相关研究尚少，且无法实现推力精确可变，不能满足超低轨卫星的多项飞行任务动力需求。

发明内容

针对现有技术中，本发明的目的是提供一种超低轨可变推力吸气式磁等离子体推力器。

其采用的技术方案是：

超低轨可变推力吸气式磁等离子体推力器，包括：

吸气道，位于推力器的首端，设有进气口与出气口，用于对稀薄空气进行压缩并将其吸入推力器；

放电腔，位于推力器的尾端并与出气口连通，由阴极体、阳极体与电源组成，所述阴极体、阳极体均与电源电性相连，用于将压缩后的稀薄空气电离成等离子体并在电场的作用下将等离子体加速喷出，所述放电腔内设有加速磁场以进一步提升等离子体加速喷出的效果；

限流阀，位于吸气道与放电腔之间，所述限流阀的进气端与出气口连通，所述限流阀的出气端与放电腔连通，用于控制进入放电腔的压缩空气团的质量流量。

进一步优选的，还包括分流器，所述分流器位于限流阀与放电腔之间；

所述阴极体与阳极体均为空心柱状结构，所述阴极体位于阳极体的空腔内，所述阴极体外壁与阳极体内壁之间围成环形腔，所述放电腔由环形腔以及阳极体中剩余的空腔组成，所述阳极体的外壁上环绕有磁线圈，所述加速磁场由磁线圈生成；

所述分流器的一端设有分流进口，所述分流器的另一端设有第一分流出口以及环绕在第一分流出口周围的第二分流出口，所述第一分流出口、第二分流出口均通过分流器内的分流结构与分流进口连通；

所述分流进口与限流阀的出气端连通，所述第一分流出口与阴极体的空腔连通，所述第二分流出口与环形腔连通。

进一步优选的，所述电源包括：

点火电路，与阴极体、阳极体电性相连以用于对放电腔内的进行点火操作；

主放电电路，与阴极体、阳极体电性相连以用于向放电腔提供电场。

进一步优选的，所述点火电路包括：

第一充电电源，用于为第一电容充电；