[发明专利]基于高压放电的液相二氧化碳相变的推进方法及推进装置

说明书

本发明公开了一种基于高压放电的液相二氧化碳相变的推进方法及推进装置，方法包括以下步骤：二氧化碳以液相形态容纳于绝热容器中，在液相二氧化碳中高压放电生成等离子体以瞬间加热使得二氧化碳由液相转化为气相，相变后的二氧化碳气体在预定方向上以喷射预定喷出量以获得推力。

技术领域

本发明属于航空航天和地外探索推进技术领域，特别是一种基于高压放电的液相二氧化碳相变的推进方法及其推进装置。

背景技术

近年来，随着地外探测技术的迅速发展，人类对地外资源的探索和开发、利用的需求愈发旺盛。而在地外探索中，推进技术是运输各类飞行器的基本保障。目前已有的成熟技术有运载火箭技术和电推进技术。其中运载火箭的推力主要来自于推进剂的能量转化，根据推进剂的类型可分为：液体火箭推进和固体火箭推进，这两种技术在获得大推力的同时，一些弊端也暴露无遗，如超高温烧蚀材料、有毒有害甚至剧毒的排出物带来的环境危害、一次性使用和燃料可控性低(如固体推进剂)等。电推进技术由于推力小、可重复点火、续航时间长等特点，在近地以及深空探测中小型型号产品的推进、减速和姿态调整方面应用广泛，但是在获取大推力和高效率推进应用领域显得力不从心。上述推进技术都属于化学推进，电推进技术主要是通过工质电离产生的等离子体，在电磁场的作用下产生加速、推力。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于高压放电的液相二氧化碳相变的推进方法及其推进装置，温度、压力响应时间迅速，亚毫秒、微秒量级，能够根据不同应用需求匹配推力，避免高温烧蚀、环境污染，实现高可靠性、可重复使用的目标，达到为不同领域推广物理推进的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于高压放电的液相二氧化碳相变的推进方法包括以下步骤：

第一步骤中，二氧化碳以液相形态容纳于绝热容器中，

第二步骤中，在液相二氧化碳中高压放电生成等离子体以瞬间加热使得二氧化碳由液相转化为气相，

第三步骤中，相变后的二氧化碳气体在预定方向上以喷射预定喷出量以获得推力。

所述的方法中，第一步骤中，二氧化碳在预定温度下以液相形态容纳于绝热容器中，所述预定温度为低于二氧化碳液相气相相变温度的室温。

所述的方法中，第一步骤中，所述预定温度为10℃。

所述的方法中，第二步骤中，瞬间加热耗时为微秒级。

所述的方法中，第二步骤中，瞬间加热的温升不超过21℃。

所述的方法中，第二步骤中，基于驱动电压参数高压放电生成等离子体，其中，驱动电压参数包括波形参数、脉冲参数、直流参数、交流参数、频率参数或幅值参数。

所述的方法中，第三步骤中，相变后的二氧化碳气体经由所述绝热容器设有的泄压阀进入缓冲腔，所述缓冲腔可控地喷射所述二氧化碳气体以获得推力。

所述的方法中，第三步骤中，所述推力为持续预定时间的持续作用力。

根据本发明另一方面，一种推进装置包括，

绝热容器，其容纳液相形态的二氧化碳，所述绝热容器设有泄压阀，

等离子体发生单元，其在液相二氧化碳中高压放电生成等离子体以瞬间加热，

缓冲腔，其经由所述泄压阀连通所述绝热容器以导入二氧化碳气体，所述缓冲腔设有多个用于喷出二氧化碳气体的泄放阀，所述泄放阀响应于预定推力以调节二氧化碳气体喷出量。