[发明专利]超低轨可变推力吸气式脉冲等离子体推力器

说明书

本发明提供一种可变推力吸气式脉冲等离子体推力器，包括吸气道，用于对稀薄空气进行压缩并将其吸入推力器；储气器，用于存储压缩后的稀薄空气；单向阀，设在储气器上，单向阀的进口与吸气道的出气口连通，单向阀的出口与储气腔连通，用于防止储气器内的稀薄空气回流至吸气道；放电腔，与储气器相连，用于对压缩后的稀薄空气进行电解和加速，进而产生推力；流量阀，设在储气器上，流量阀的进口与储气腔连通，流量阀的出口与放电腔连通，用于控制压缩后的空气进入放电腔的流量，进而控制推力产生的大小。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脉冲等离子体推力器。

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

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

其采用的技术方案是：

超低轨可变推力吸气式脉冲等离子体推力器，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；

储气器，内部设有储气腔并与吸气道相连，用于存储压缩后的稀薄空气；

单向阀，设在储气器上，单向阀的进口与吸气道的出气口连通，单向阀的出口与储气腔连通，用于防止储气器内的稀薄空气回流至吸气道；

放电腔，由腔体结构的阴极体、阳极体与电容组成，所述阴极体与电容的阴极相连，所述阳极体与电容的阳极相连，所述阴极体或阳极体上设有火花塞，所述放电腔与储气器相连，用于对压缩后的稀薄空气进行电离和加速，进而产生推力；

流量阀，设在储气器上，流量阀的进口与储气腔连通，流量阀的出口与放电腔连通，用于控制压缩后的空气进入放电腔的流量，进而控制推力产生的大小。

进一步优选的，所述吸气道为喇叭状结构，所述进气口位于喇叭状结构开口较大的一端，所述出气口位于喇叭状结构开口较小的一端。

进一步优选的，所述吸气道由泡沫碳化硅材料制成，所述吸气道上的泡沫碳化硅材料中填充有碳分子筛。

进一步优选的，所述吸气道上的泡沫碳化硅材料中碳分子筛的填充比例沿进气口到出气口的方向逐渐增大

进一步优选的，所述吸气道上位于进气口的位置上设有增强涂层。

进一步优选的，所述增强涂层由C-SiC纳米复合材料制成。

进一步优选的，所述储气器由储氮、储氧固溶体材料制成。

进一步优选的，所述储气器上设有流量阀的一端位于放电腔内，所述储气器上设有单向阀的一端设在放电腔外。

本发明的有益技术效果：