[发明专利]一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置及实现方法

权利要求书

1.一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于，包括：

捕集进气道(2)，为飞行器的吸气式电推进系统收集空气颗粒，所述空气颗粒碰撞所述捕集进气道(2)的壁面以形成反弹粒子并从所述捕集进气道(2)逃逸；

制冷机构(1)，设置于所述捕集进气道(2)壁面上用于降温的目标区域，且所述制冷机构(1)用于在所述捕集进气道(2)进行气体捕集过程中对所述目标区域的壁面温度降温至目标温度，所述反弹粒子在降温后的所述目标区域的反射速度降低以减小所述反弹粒子的逃逸量；

其中，所述目标温度根据所述反弹粒子的种类和所述反弹粒子的目标速度设定，所述制冷机构(1)通过将所述反弹粒子降至目标温度以将所述反射粒子的流动方式转化为滑移流；

所述飞行器的处理系统根据所述飞行器所在高度的空气颗粒密度调控所述制冷机构(1)的开启；

所述制冷机构(1)包括至少一个安装在所述收缩管道的外侧表面的所述辐射散热式制冷装置，所述辐射散热式制冷装置通过气化相变吸热效应原理或以无相变等熵流动吸热效应原理实现对所述目标区域的降温。

2.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述捕集进气道(2)为收缩通道，所述目标区域为所述收缩通道的部分壁面。

3.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述捕集进气道(2)为收缩通道，所述目标区域为所述收缩通道的全部壁面。

4.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述捕集进气道(2)内还没有气体密度检测机构(3)，所述气体密度检测机构(3)用于对所述飞行环境中的气体密度进行检测；

所述制冷机构(1)还包括开关机构(4)，用于在所述气体密度低于目标阈值时，开启所述制冷机构(1)，否则关闭所述制冷机构(1)。

5.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述辐射散热式制冷装置包括首尾依次相连的吸热管道(11)、缓冲腔(12)、冷却工质压缩器(13)和放热管道(14)，所述放热管道(14)远离所述捕集进气道(2)的侧面连接有辐射散热器(15)，所述吸热管道(11)与所述目标区域的外侧表面相抵接，所述吸热管道(11)与所述目标区域的外侧表面抵接部位的表面积不小于所述目标区域的面积。

6.根据权利要求5所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述飞行器在飞行过程中的轨道分为朝向恒星轨道和背向恒星轨道以分别形成朝向背向恒星热辐射来流侧和朝向恒星热辐射来流侧，单个所述辐射散热式制冷装置的吸热管道(11)抵接在所述收缩通道上的始终背向恒星热辐射来流的外侧表面。

7.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所有辐射散热式制冷装置沿着所述收缩管道的外侧表面周向均匀分布，所述辐射散热式制冷装置的外侧配置有辐射屏蔽罩(5)，且所述辐射屏蔽罩(5)的罩体表面设有反光材料涂层，所述辐射散热式制冷装置利用所述辐射屏蔽罩(5)对朝向恒星热辐射来流的区域进行遮挡。

8.根据权利要求1所述的一种辐射预冷的稀薄气体捕集装置，其特征在于：所述制冷机构(1)还包括调节机构(8)，所述调节机构(8)用于根据所述飞行器的飞行位置对应的飞行环境变化对所述制冷机构(1)的制冷能力进行调节以将所述目标区域的壁面温度降温至目标温度。