[发明专利]一种组合解耦式电流体推力器

说明书

一种组合解耦式电流体推力器，包括：电离电极、绝缘介质层、发射电极、收集电极、电离电源和加速电源，其中，所述绝缘介质层包覆所述电离电极，所述电离电极与所述发射电极平行设置，所述发射电极与所述收集电极沿着气体的流动方向设置，所述电离电极与所述电离电源正极连接，所述发射电极分别与所述加速电源正极和所述电离电源负极连接，所述收集电极与所述加速电源负极连接。本申请实现环境中性粒子电离与带电粒子加速的解耦，大幅提升电流体推力器的推进性能。

技术领域

本发明属于电流体推力器技术领域，具体涉及一种组合解耦式电流体推力器。

背景技术

电流体推力器是一种无活动部件、无需自携带推进剂的新型推力器，在临近空间飞行器、低/超低轨道卫星、火星探测器等稀薄大气环境内的飞行器上具有广泛的应用价值，但是较其他推力器，电流体推力器能量转换效率较低，主要体现为电流体推力器的环境中性粒子的电离过程和带电粒子加速过程无法有效的分开控制，极大地限制了电流体推力器的宏观性能与应用性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种组合解耦式电流体推力器，包括：电离电极、绝缘介质层、发射电极、收集电极、电离电源和加速电源，其中，所述绝缘介质层包覆所述电离电极，所述电离电极与所述发射电极平行设置，所述发射电极与所述收集电极沿着气体的流动方向设置，所述电离电极与所述电离电源正极连接，所述发射电极分别与所述加速电源正极和所述电离电源负极连接，所述收集电极与所述加速电源负极连接。

优选地，所述绝缘介质层的外径为0.8mm-1.2mm。

优选地，所述绝缘介质层为FEP或ETFE材质。

优选地，所述发射电极的曲率半径小于所述收集电极的曲率半径。

优选地，所述电离电极的外径为0.2mm-0.4mm。

优选地，所述发射电极的外径为0.2mm-0.4mm。

优选地，所述收集电极的外径为10mm-40mm。

优选地，所述电离电极与所述发射电极的距离为0.5mm-2mm。

优选地，所述发射电极与所述收集电极的距离为50mm-200mm。

优选地，所述电离电源的频率范围为1kHz-150kHz。

本申请提供的一种组合解耦式电流体推力器，将电离电极与电离电源正极连接，发射电极与加速电源正极、电离电源负极连接，收集电极与加速电源负极连接；电离电极与发射电极之间的区域为环境中性粒子电离区，发射电极与收集电极之间的区域为带电粒子加速区；通过调整电离电源频率、输出电压或电离电极与发射电极的距离提高环境中性粒子电离区的带电粒子浓度；通过调整加速电源的输出电压或发射电极与收集电极的距离改变带电粒子加速区的电场强度，使带电粒子在带电粒子加速区中的运动过程完全与中性粒子发生碰撞并完成能量交换，实现环境中性粒子电离与带电粒子加速的解耦，大幅提升电流体推力器的推进性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种组合解耦式电流体推力器的原理示意图；

图2为本发明提供的一种组合解耦式电流体推力器的测试示意图；

符号说明：11-电离电极，12-绝缘介质层，13-发射电极，14-收集电极，2-电离电源，3-加速电源，41-示波器，42-电流互感器，43-高压探头，5-粒子风速仪。

具体实施方式