[发明专利]一种低功率霍尔推力器用通道外置式分配器阳极一体化结构

说明书

本发明一种低功率霍尔推力器用通道外置式分配器阳极一体化结构，包括导气柱、固定柱、进气腔室、单排孔腔室、双排孔腔室、通道腔室；导气柱插入进气腔室内的通孔，采用电子束焊接的方式将导气柱与进气腔室稳定连接；固定柱插入进气腔室内的通孔，采用电子束焊接的方式将固定柱与进气腔室稳定连接；单排孔腔室插入进气腔室，采用电子束焊接的方式实现进气腔室与单排孔腔室实现稳定连接；双排孔腔室插入单排孔腔室，采用电子束焊接的方式实现单排孔腔室与双排孔腔室实现稳定连接；将通道腔室插入双排孔腔室，采用电子束焊接的方式实现双排孔腔室与通道腔室的稳定连接。

技术领域

本发明涉及径向出气分配器结构，适用于霍尔推力器，属于霍尔推力器气体均化措施技术领域。

背景技术

霍尔推进技术是目前航天器用电推进的主流技术方向，霍尔推力器主要包括空心阴极、放电室、磁极、磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路和支撑结构；采用霍尔推进技术可以增加航天器有效载荷，降低发射成本，延长使用寿命，是未来提高商业卫星效率，增加竞争力的有效手段。

霍尔推力器由空心阴极、放电室、磁极(由前后磁极板，内外磁芯，内外磁屏等组成)、内磁线圈、外磁线圈、阳极/气体分配器、推进剂输送管路及支撑结构等组成。其工作原理为：阴极发射的部分电子进入放电室，在正交的径向磁场与轴向电场的共同作用下向阳极漂移，在漂移过程中与从阳极/气体分配器出来的中性推进剂原子碰撞，使得工质原子电离。由于存在强的径向磁场，在轴向电场的作用下沿轴向高速喷出，从而产生推力。与此同时，阴极发射出的另一部分电子与轴向喷出的离子中和，保持了推力器羽流的宏观电中性。目前国际上在轨应用的霍尔推力器功率约在数百瓦至几千瓦量级之间，功率处在这个范围内的霍尔推力器通道宽度较大，因此常常将分配器布置在通道内，这也是目前的霍尔推力器常用的一种结构形式，具体的分配器结构形式如图1所示，由导气柱，固定柱，分配器座，单排孔板，双排孔板，外盖板和内盖板组成，材料常采用不锈钢材料。。随着霍尔推力器朝着小功率方向的发展，通道尺寸也随功率的减小而不断减小。若采用传统的分配器布置在形式。分配器各零件尺寸会非常小，造成分配器零件的加工、焊接均存在实现上的困难。

现有的技术方案中，可以选择增加一部分缓冲腔的结构，将分配器布置在缓冲腔内，如图2所示，图中虚框内为缓冲腔结构。但是，由于增加了缓冲腔，这会导致推力器的外轮廓尺寸以及重量的增加，此外由于缓冲腔常与放电通道采用一体化设计，材料也会选用与放电通道相同，由于放电通道的陶瓷的成分比较特殊，所以其成本也较高。因此，采用缓冲腔结构形式，与追求轻量化、低成本的小功率霍尔推力器的设计理念是相背的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：改进现有技术手段，本发明提供一种外置式的分配器结构，这种结构形式将分配器与陶瓷通道在设计上进行了解耦，分配器的设计不再受制于陶瓷通道，而且这种结构形式无需增加缓冲腔结构。有利于实现低功率霍尔推力器的轻量化设计。

本发明的技术方案是：一种霍尔推力器用外置式分配器阳极一体化结构，包括导气柱、固定柱、进气腔室、单排孔腔室、双排孔腔室、通道腔室；导气柱插入进气腔室内的通孔，采用电子束焊接的方式将导气柱与进气腔室稳定连接；固定柱插入进气腔室内的通孔，采用电子束焊接的方式将固定柱与进气腔室稳定连接；单排孔腔室插入进气腔室，采用电子束焊接的方式实现进气腔室与单排孔腔室实现稳定连接；双排孔腔室插入单排孔腔室，采用电子束焊接的方式实现单排孔腔室与双排孔腔室实现稳定连接；将通道腔室插入双排孔腔室，采用电子束焊接的方式实现双排孔腔室与通道腔室的稳定连接。

所述导气柱为圆柱形结构，所述圆柱形结构包含螺纹，所述螺纹位于所述圆柱形结构的最大直径圆柱面，所述螺纹为大小为M4或M5，所述螺纹自圆柱结构的其中一个端面开始，长度为10mm；所述圆柱形结构还包含一与最大圆柱面同轴的通孔，所述通孔直径为2mm。