[发明专利]一种无中和器空间电推进装置

说明书

本发明提供了一种无中和器空间电推进装置，包括供电系统、放电模块、进气模块和引出模块，所述供电系统包括射频电源、分配器及匹配器，所述放电模块包括电离容器和射频线圈，所述进气模块与所述电离容器连通，所述射频电源通过所述分配器及匹配器与所述射频线圈连接，所述射频线圈围绕所述电离容器均匀分布，所述引出模块包括电容和设置在所述电离容器出口处的栅极系统。本发明的有益效果是：提供了一种无中和器空间电推进装置，无需额外的中和器发射电子中和离子束流，减少了与中和器配合使用的配电和配气零部件，有效降低了电推进器整体质量，提高了动力性能，增强了兼容性。

技术领域

本发明涉及空间电推进装置，尤其涉及一种无中和器空间电推进装置。

背景技术

空间电推进技术在100多年前首次提出，自20世纪60年代以来在空间机动任务中一直使用。静电推进器（如代表性的霍尔推力器和离子推力器）在航天活动越来越受欢迎，大约有20%的商业卫星用于完成姿态调整和轨道控制任务。目前，电推进仍处于密集开发中，尤其是新概念电推进的探索，用以解决现有系统无法解决的高精度、长时间、高比冲和推力可调的需求和挑战。基于当前航天任务的发展，空间电推进器研究专注于为精确轨道控制、编队飞行、轨道转移、星际探索等提供符合动力需求的发动机。

电推进系统将存储在船上的推进剂的电能转换成动能，从而在给定方向上产生推力。与其他推进系统（例如化学或冷气推进）相比，电力推进的强大优势在于从推进剂的直接良好控制的加速到非常高的速度。在排气速度较高的情况下，相同数量的推进剂可以产生更高的航天器速度增益。目前运行中最强大的等离子体推进系统基于宽波束离子源，在所有这些源中，离子由静电场加速，其中加速电压施加在一组终止等离子体源的导电网格（离子推进器）之间或阳极和外部阴极（霍尔推进器）之间。使用离子源空间应用需要对离子正空间电荷和离子电流进行中和或补偿，以避免充电和光束停滞。通常，中和是通过电子从外部中和器注入到离子羽流中来实现的。然而，中和器是基于热电子发射或不同类型的气体放电的专用装置，通常需要额外的电源和气体注入系统。尽管过去几年在中和器技术方面取得了很大进展，但它仍然是推进器的一部分，具有最短的使用寿命并且在发射期间很脆弱。

近年来，小型航天器的发展越来越火热，它可以独立或组队完成一系列航天任务，有效降低航天活动的风险系数。航天器的小型化需要降低所有子系统的密度，包括推进系统。虽然推进器本身可以相对容易地缩小尺寸，但与较大的系统相比，这些系统的效率非常低。值得注意的是，电力，推进剂消耗，系统质量和尺寸是微型航天器的非常关键参数。这就需要探索新的推进装置，减少传统电推进的系统质量。

因此，如何提供一种无中和器的新型电推进器，以降低系统重量，提高动力性能，增强兼容性是航天电推进领域面临的关键课题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种无中和器空间电推进装置。

本发明提供了一种无中和器空间电推进装置，包括供电系统、放电模块、进气模块和引出模块，所述供电系统包括射频电源、分配器及匹配器，所述放电模块包括电离容器和射频线圈，所述进气模块与所述电离容器连通，所述射频电源通过所述分配器及匹配器与所述射频线圈连接，所述射频线圈围绕所述电离容器均匀分布，所述引出模块包括电容和设置在所述电离容器出口处的栅极系统，所述栅极系统包括平行设置的屏栅和加速栅，所述射频电源通过所述分配器及匹配器串联所述电容后与所述屏栅连接，所述加速栅接地。

作为本发明的进一步改进，所述进气模块包括高压气瓶、减压阀、节流阀，所述电离容器的底部设有气体馈入口，所述高压气瓶先后经减压阀、节流阀后与所述气体馈入口连通。

作为本发明的进一步改进，所述气体馈入口的出气端设有气体分散注射器，所述气体分散注射器的出气部分位于所述电离容器的内部，所述气体馈入口的进气端通过进气紧固螺栓连接有进气管，所述进气管通过进气管转接口与所述节流阀的出气端连接。

作为本发明的进一步改进，所述气体分散注射器为陶瓷材料制成。