[发明专利]一种基于电场加速的离子风推力装置

说明书

本发明涉及一种基于电场加速的离子风推力装置，涉及临近空间电推进领域。该离子风推力装置包括离子风推力器和电场加速子装置；电场加速子装置设置于离子风推力器的放电空间中；离子风推力器产生的第一电场将中性气体分子电离成第一带电粒子，第一带电粒子在第一电场的作用下加速运动，并在运动过程中与中性气体分子碰撞产生第二带电粒子，第一带电粒子和第二带电粒子定向加速运动形成离子风；电场加速子装置产生的加速电场用于调控带电粒子的加速过程。第一带电粒子和第二带电粒子在运动过程中进入加速电场，并受到加速电场的作用，速度进一步发生变化，通过调控加速电场实现对带电粒子的加速与减速控制，改善离子风推力器加速过程。

技术领域

本发明涉及临近空间电推进领域，特别是涉及一种基于电场加速的离子风推力装置。

背景技术

离子风推力器具有结构简单、可靠性高和无需自携带推进剂等特点，在临近空间电推进领域具有广泛的应用价值。离子风推力器工作包含粒子的电离过程及加速过程。传统的离子风推力器是一种基于电晕放电的离子风效应，带电粒子在放电空间中电场的作用下加速并与中性粒子碰撞发生能量交换，引起宏观的离子风运动。然而，传统离子风推力器的加速过程与放电过程采用相同的外激励电压，无法对带电粒子的加速过程进行独立控制，限制了离子风推力器性能的提升。因此现有离子风推力器存在无法控制加速过程的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电场加速的离子风推力装置，以解决现有离子风推力器无法控制加速过程的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于电场加速的离子风推力装置，包括：离子风推力器和电场加速子装置；

所述电场加速子装置设置于所述离子风推力器的放电空间中；

所述离子风推力器用于产生第一电场，所述第一电场将所述放电空间的中性气体分子电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在所述第一电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子在运动过程中与所述放电空间的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子定向加速运动，形成离子风；

所述电场加速子装置用于产生加速电场，所述加速电场用于调控所述第一带电粒子和所述第二带电粒子的加速过程。

可选的，所述离子风推力器，具体包括：电离子装置和电离电源；

所述电离子装置的正极与所述电离电源连接；所述电离子装置的负极接地；所述正极与所述负极之间的空间为所述放电空间；

所述电离子装置用于通电产生第一电场，所述第一电场将所述放电空间的中性气体分子电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在所述第一电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子在运动过程中与所述放电空间的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子定向加速运动，形成离子风。

可选的，所述电离子装置包括电离电极和集电极；

所述电离电极与所述集电极之间的间距为第一预设间距；

所述电离电极与所述电离电源连接；

所述集电极接地。

可选的，所述电场加速子装置，具体包括：第一电极、第二电极和加速电源；

所述第一电极和所述第二电极沿气体流动方向前后设置，且位于所述放电空间中；

所述第一电极和所述第二电极之间的间距为第二预设间距；所述第一电极与所述第二电极组合产生一级加速电场；

所述第一电极与所述加速电源连接；

所述第二电极接地。