[发明专利]一种基于流量计的μN推力器及使用方法

说明书

本申请涉及微推力器技术领域，尤其涉及一种基于流量计的μN推力器及使用方法，所述基于流量计的μN推力器包括：气瓶、流量计、缓冲室以及控制器，其中：气瓶和流量计连接，流量计和缓冲室连接；控制器分别与气瓶、流量计和缓冲室电连接，分别用于控制气瓶内的压力，控制流量计进行流量设定以及控制缓冲室的温度；缓冲室的端部设置有喷口，用于喷射气体。本申请结构简单，使用方便，能够提供精确可调的微牛级的推力，在调节设定流量的过程中，既不会产生振动，也不会使输出的流量值产生波动，为气体流动提供了稳定的工作环境，保证了推力的稳定，可以对流量进行高精度连续调节，大幅度延长了推力器的使用寿命。

技术领域

本申请涉及微推力器技术领域，具体而言，涉及一种基于流量计的μN推力器及使用方法。

背景技术

微推力器在微小卫星的调姿与定轨等领域有着广泛的应用前景。微推力器一般可以提供μN级别的推力，根据微推进系统工作原理可以分为两大类：一类是以压缩气体经过化学反应产生大推力的化学推力器，一类是以等离子气体在电磁场中加速运动为动力的电子式推力器，电子式推力器的推力范围在N级以上。

现有气体推力器大部分采用的都是冷气推力器，如SSTL公司所研制的SNAP-1卫星首次装备冷气推力器，采用丁烷为推进气体，产生的推力范围为45mN～120mN,总冲量最大达到22.3Ns。但是采用丁烷为推进气体，成本较高，并且现有的推力器的大小与内部的气压密切相关，调压过程中会产生振动，输出的压力在中心值区域不停的波动，不够稳定，产生的推力不够精确。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于流量计的μN推力器及使用方法，以解决相关技术中推力器产生的推力不够稳定，不能精确可调的问题。

为了实现上述目的本申请提供了一种基于流量计的μN推力器，包括：气瓶、流量计、缓冲室以及控制器，其中：气瓶和流量计连接，流量计和缓冲室连接；控制器分别与气瓶、流量计和缓冲室电连接，分别用于控制气瓶内的压力，控制流量计进行流量设定以及控制缓冲室的温度；缓冲室的端部设置有喷口，用于喷射气体。

进一步的，气瓶和流量计之间依次连接有自锁阀和减压阀，控制器通过电磁阀驱动电路与自锁阀连接。

进一步的，控制器通过压力控制系统与气瓶连接。

进一步的，控制器通过温度控制系统与缓冲室连接。

进一步的，缓冲室的上方设置有加热丝，加热丝通过加热系统与控制器连接。

进一步的，通过控制器调节气瓶、自锁阀以及减压阀，使气体的压力为0.3-0.5MPa。

本申请还提供了一种基于流量计的μN推力器的使用方法，包括以下步骤：（1）控制器接收地面设置指令，对所需推力数据进行计算，得出初始设定的流量值Qset和温度值Tset；（2）调节控制器，根据初始设定的流量值Qset设定流量计的流量，根据初始设定的温度值Tset通过温度控制系统调节缓冲室的温度；（3）接到开机指令后，控制器通过电磁阀驱动电路打开自锁阀，使气瓶内的气体流入到流量计；（4）通过减压阀以及压力控制系统的调节，使进入到流量计的气体压力保持在0.3-0.5MPa；（5）通过流量计对进入的气体进行流量调节控制，使输出进入缓冲室的气体的流量能够始终控制在初始设定的流量值Qset范围内；（6）气体进入缓冲室后，控制器通过加热系统调节加热丝对缓冲室进行加热，使缓冲室的温度始终控制在初始设定的温度值Tset范围内；（7）气体分子在缓冲室内发生热运动，会与缓冲室管壁进行热量交换，气体分子的动能提高，从缓冲室端部的喷口喷出，获得所需的推力。

本申请提供的一种基于流量计的μN推力器及使用方法，具有以下有益效果：