[发明专利]一种自冷式微波增强电推力器

说明书

本发明公开的一种自冷式微波增强电推力器，属于航天电推进技术领域。所述的自冷式微波增强电推力器包括金属天线、放电腔体、进气接口、SMA射频输入接口、锥形出口、永磁环组。金属天线、放电腔体和锥形出口通过螺纹依次连接；永磁环组安装在放电腔体和锥形出口外部；进气接口和SMA射频输入接口安装在放电腔体的螺纹通孔内；本发明解决了现有的微波推力器中，长时间放电导致的金属天线局部过热带来的放电不稳定问题，通过“风冷”的作用大大降低天线的发热量，从而维持放电的稳定，实现推力器自冷。通过推力器尾部的锥形出口，使电磁场在局部得到增强，提高等离子体的能量转换效率，从而提升推力器的性能。

技术领域

本发明属于航天电推进技术领域，尤其涉及一种自冷式微波增强电推力器。

背景技术

长期以来，探索太空并了解地球以外知识的渴望一直是航天技术发展的动力。电推进是一种用于航天器的新型推进技术，其将电能转化为推进剂的动能从而产生推力。与化学推进技术相比，电推进不受推进剂化学能的限制，主要靠电能(来自太阳能电池或核反应堆电源)提供能量，摆脱了化学能的限制。

电子回旋共振(ECR)是一种较常见的微波等离子体获取方法。由于电子在磁场中绕磁力线运动的回旋频率为f_e＝eB/2πm_e，其中e为电子电荷量，B为磁感应强度，m_e为电子质量，当电子的回旋频率与微波频率相同时会产生共振，使电子从微波中获取能量而使电子与离子分离，产生微波等离子体。

但是在传统电子回旋共振电推力器中，天线的放电温度无法保持恒定，随着放电的持续产生，过高的天线温度将会影响推力器的放电状态，给太空活动带来不便。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供一种自冷式微波增强电推力器，以克服现有微波放电中能量利用率偏低、散热能力较差等问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种自冷式微波增强电推力器，所述的自冷式微波增强电推力器包括金属天线1、放电腔体2、进气接口3、SMA射频输入接口4、锥形出口5和永磁环组6。

所述的放电腔体2为一端封闭的圆筒形结构，其封闭面外侧固定安装圆柱凸台201，圆柱凸台201与放电腔体2同轴，圆柱凸台201的圆周面开有螺纹，圆柱凸台201的端面中心处开有圆形通孔，通孔贯穿到放电腔体2内部；所述的放电腔体2内表面为变直径结构，靠前封闭面的直径小，远离封闭面的直径大。

所述金属天线1包括金属圆柱101和天线固定座102；所述的天线固定座102为一端封闭的圆筒形结构，天线固定座102的内表面开有螺纹；所述的天线固定座102的封闭面内侧安装有金属圆柱101，金属圆柱101与天线固定座102同轴；所述的金属天线1通过螺纹安装在圆柱凸台201上，金属圆柱101穿过圆柱凸台201和放电腔体2的通孔位于放电腔体2内部，通过旋转天线固定座102实现金属圆柱101的伸出长度连续可调，从而便于改变等离子体放电状态。

所述放电腔体2的小内径段等间距的开有三个螺纹通孔，每个螺纹通孔的轴线与放电腔体2的轴线垂直；所述的三个螺纹通孔中，两个螺纹通孔连接进气接口3，另外一个螺纹通孔连接SMA射频输入接口4。

所述的进气接口3将工质气体导入放电腔体2内产生等离子体，并冷却金属天线1。

所述的SMA射频输入接口4为变直径圆柱体，SMA射频输入接口4的大直径段安装在放电腔体2的螺纹通孔上，SMA射频输入接口4的小直径段端部与金属圆柱101接触，SMA射频输入接口4的轴线与金属圆柱101的轴线垂直。SMA射频输入接口4用于将射频功率馈入到金属天线1，从而激发工质气体放电，在放电腔体2内产生等离子体。