[发明专利]一种微阴极电弧推力阵列系统

说明书

本发明公开了一种微阴极电弧推力阵列系统，涉及卫星微推进技术领域，包括一个由多组微阴极电弧推力器按照偶数正多边形放置方式排布集成的推力器集成部、一个功率输出单元和一个控制部；功率输出单元的输出端通过控制部与推力器集成部的阳极连接，推力器集成部的阴极与功率输出单元的输入端连接；其中，多组微阴极电弧推力器的阴极共用；通过控制部控制推力器集成部不同阳极与阴极间的通断，以达到多组微阴极电弧推力器轮流放电的目的；通过改变控制部的放电模式，以使微阴极电弧推力器在多种工作模式中选择，达到满足不同推进需求的目的。本发明具有质量和体积均减小、推重比和可靠性均上升、更好满足卫星推进需求等功能。

技术领域

本发明涉及卫星微推进技术领域，特别是涉及一种微阴极电弧推力阵列系统。

背景技术

微阴极电弧推力器因其具有微功率化、高效率、高比冲、宽范围可调控、低成本等优点而成为微纳卫星的理想电推进类型，可以应用于微纳卫星的轨道保持和编队飞行等任务。

单组微阴极电弧推力器由于推力器较低，寿命受限，不能很好的满足卫星的推进需求，而将多组微阴极电弧推力器的阵列化排列，可以显著提高微阴极电弧推力系统的总冲、推力与寿命。

传统微阴极电弧推力系统由功率输出单元(PPU)部(多组功率输出单元直接堆叠形成的结构)和推力器阵列部(多组微阴极电弧推力器直接堆叠形成的结构)组成。每一个微阴极电弧推力器都由一个功率输出单元(PPU)单独供电，即传统微阴极电弧推力系统由多组PPU—微阴极电弧推力器的叠加来实现多组微阴极电弧推力器的阵列化排列，来达到提高微阴极电弧推力系统的寿命、推力和总冲，但会造成微阴极电弧推力系统的体积与质量过大，控制方法复杂，进而导致微阴极电弧推力系统的推重比下降，可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种微阴极电弧推力阵列系统，以达到质量和体积均减小、推重比和可靠性均上升、更好满足卫星推进需求的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微阴极电弧推力阵列系统，包括一个推力器集成部、一个功率输出单元和一个控制部；所述功率输出单元的输出端通过所述控制部与所述推力器集成部的阳极连接，所述推力器集成部的阴极与所述功率输出单元的输入端连接，从而形成一个完整的导电回路；

其中，所述推力器集成部是由多组微阴极电弧推力器按照偶数正多边形放置方式排布集成的，且多组所述微阴极电弧推力器的阴极共用；

通过所述控制部控制所述推力器集成部中不同阳极与同一阴极间的通断，以达到多组所述微阴极电弧推力器轮流放电的目的；通过改变所述控制部的放电模式，以使所述微阴极电弧推力器在多种工作模式中选择，达到满足不同推进需求的目的。

可选的，所述控制部包括与所述微阴极电弧推力器数量相同且并联的控制开关；其中，一个所述控制开关与一个所述微阴极电弧推力器连接，不同的所述控制开关连接不同的所述微阴极电弧推力器。

可选的，所述控制开关的一端与所述微阴极电弧推力器的阳极连接，所述控制开关的另一端与所述功率输出单元的输出端连接，从而形成一个导电支路。

可选的，所述控制开关为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述功率输出单元的输出端连接，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述微阴极电弧推力器的阳极连接。

可选的，所述推力器集成部为管环状结构，所述推力器集成部包括由外壳和支撑件连接形成的一个半封闭筒状结构和多组所述微阴极电弧推力器，且多组所述微阴极电弧推力器按照偶数正多边形放置方式排布于所述半封闭筒状结构内。

可选的，所述微阴极电弧推力器包括绝缘元件、阳极和阴极；所述绝缘元件为管环状结构，所述阳极的一端穿过所述绝缘元件并与所述绝缘元件共同连接一个所述阴极，所述阳极的另一端穿过所述支撑件与所述控制部连接。