[发明专利]一种线光斑扫描式的激光化学微推进器

说明书

本发明为一种线光斑扫描式的激光化学微推进器，可提供mN量级的微推力，该装置包括光敏推进剂、圆筒燃烧室、拉瓦尔喷管、旋转舵机、线光斑激光器。本发明中的旋转舵机驱动线光斑激光器作360度步进转动，线光斑激光扫描点燃圆筒燃烧室内部的光敏推进剂，燃气经由拉瓦尔喷管喷出并产生mN量级的推力。其中旋转舵机可调节转动角度和转动速度，实现线光斑激光扫描速度的调节，在激光辐照下，光敏推进剂可发生非自持燃烧，通过开关激光实现推进剂的燃烧和熄灭，进而实现推力的重复启动。本发明体积小、重量轻，可在真空条件下产生mN量级的推力，满足微小卫星姿态控制和轨道变化的动力需求。

技术领域

本发明涉及推进器设计技术领域，具体涉及一种线光斑扫描式激光化学微推进器，装药为固体光敏推进剂。

背景技术

现有的微小卫星受限于卫星尺寸和重量，难以装载液体推进系统和大功率电推进系统，导致微小卫星不具备姿态调整和轨道保持的能力，使微小卫星的功能受到严重限制。给微小卫星安装合适的推进系统，将显著提高微小卫星的各方面性能，使微小卫星能够实现编队飞行，轨道机动等任务，并能提高微小卫星的在轨寿命1～2倍。

专利CN102062019A披露的激光推进发动机是一种燃烧室体积可调的液体火箭发动机。为驱动液体推进剂，该激光推进发动机包含增压结构，导致推进发动机结构复杂、重量大，不适用于微小卫星。

专利CN101737201A披露的激光推进装置是一种靶带式的激光等离子体发动机，激光透射过基底靶带通过聚焦照射在推进剂上，只能够产生μN量级的推力。

专利CN105201769A披露的激光等离子体组合推进系统是一种激光烧蚀靶材产生等离子体，并通过磁场加速的发动机。也只能产生μN量级的推力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种线光斑扫描式激光化学微推进器，产生mN量级推力，满足微小卫星姿态控制和轨道变化的动力需求。

本发明的技术解决方案是：线光斑扫描式的激光化学微推进器，该推进器包括光敏推进剂、燃烧室、拉瓦尔喷管、旋转舵机和线光斑激光器；由旋转舵机带动所述线光斑激光器作可调速的步进旋转运动，线光斑激光扫描光敏推进剂，光敏推进剂在线光斑激光的照射区域在燃烧室内非自持燃烧，燃烧产生的燃气经拉瓦尔喷管喷出。

所述燃烧室包括燃烧室外壳体、燃烧室内玻璃透窗、前封头、透窗压紧环；

燃烧室外壳体为顶部开有通孔的圆柱罩，燃烧室内玻璃透窗为顶部封闭，底部带有外翻结构的圆柱罩，燃烧室内玻璃透窗位于燃烧室壳体内，与燃烧室外壳体同轴重叠放置；

燃烧室外壳体底部圆形开口端面与环形前封头的外缘固定连接；燃烧室内玻璃透窗的外翻边与环形前封头的内缘搭接，透窗压紧环与前封头固定连接；燃烧室内玻璃透窗被所述透窗压紧环压紧在前封头上；在燃烧室的底部，燃烧室内玻璃透窗与燃烧室外壳体、前封头形成一个环形腔体，光敏推进剂位于该环形腔体内；在燃烧室的顶部，燃烧室内玻璃透窗与燃烧室外壳体保持一定的间隙，所述拉瓦尔喷管固定安装于燃烧室外壳体顶部通孔内，用于排出燃气；旋转舵机固定侧与所述透窗压紧环连接；旋转舵机的旋转侧与线光斑激光器连接，位于燃烧室内玻璃透窗的圆柱形罩内。

所述拉瓦尔喷管与所述燃烧室外壳体之间采用第一橡胶密封圈密封。

所述燃烧室外壳体内壁为金属壳体。

所述光敏推进剂与燃烧室外壳体内壁粘接在一起。

所述光敏推进剂与燃烧室内玻璃透窗外侧之间保持一定的间隙。

所述燃烧室内玻璃透窗的外翻边与所述前封头之间通过第二橡胶密封圈密封。

所述光敏推进剂、圆筒燃烧室、拉瓦尔喷管、旋转舵机和所述线光斑激光器同轴布置。

所述光敏推进剂为固体推进剂。