[发明专利]霍尔推力器的轴对称进气结构

说明书

霍尔推力器的轴对称进气结构，涉及航天电推进领域，为了解决工质气体进入放电通道内时呈非对称分布，造成非对称放电的影响。在霍尔推力器的磁极底板下部中心开设径向缓冲腔室沉槽，径向缓冲腔室盖板盖合到径向缓冲气路沉槽上形成闭合的径向缓冲腔室；磁极底板顶部和放电通道底部分别开设一号和二号轴向缓冲腔室沉槽，结合密封圈和榫卯结构构成闭合的轴向缓冲腔室；在放电通道底部构造气体注入结构；分别在磁极底板和放电通道底部构建周向均布的连通气孔，来连通径向缓冲腔室、轴向缓冲腔室和气体注入结构；工质气体依次通过进气管、径向缓冲腔室、轴向缓冲腔室和气体注入结构，最后轴对称的注入到放电通道中。用于轴对称的向放电通道内注入气体。

技术领域

本发明涉及航天电推进技术领域。

背景技术

霍尔推力器是一种利用正交电磁场电离原子工质、加速生成的离子，将电能转换为离子动能的电推力器，具有结构简单、比冲高、效率高、可靠性高等优点，适用于各类航天器的姿态控制、位置保持、深空探测等任务，是目前国际上应用最成熟的电推进装置之一。

霍尔推力器工作时，工质气体需要被注入进放电通道，以维持推力器通道内的放电过程。工质气体注入到放电通道的理想状态为轴对称状态，以实现推力器的稳定放电，减小推力器放电因为工质非对称分布造成的放电震荡，以及消除工质非对称分布造成的非对称放电影响。

为了保证工质气体注入到放电通道内的轴对称状态，现有的设计方案都是采用气体分配器将工质气体注入到放电通道内，如图1所示。但是，采用气体分配器结构对于霍尔推力器有以下弊端：

(1)目前的气体分配器为了供气方便，采用单进气管进气，这会造成工质气体在周向上的不均匀分布：周向上，进气管所在位置的工质密度高于其他位置。为了实现供气的周向均匀分布，需要采用小孔径的气孔出气，以增大工质气体流出的阻力，进而实现工质气体在腔室内沿着周向扩散；小孔径气孔的设计对于出气孔的加工精度提出了更为严苛的要求。

(2)气体分配器的存在会占用一部分霍尔推力器的结构空间，并增加了霍尔推力器的整体重量。同时，单级腔室并不能实现均化效果，因此，气体分配器需要采用多级腔室结构，以更好的均化工质气体；但是，多级缓冲腔室将会增加气体分配器的空间尺寸，一般表现为轴向长度的增加，并增加霍尔推力器的整体重量，不利于航天器总体质量与成本控制。即使气体分配器采用多级缓冲腔室的结构，在工质气体由气体分配器注入到放电通道中时，还是不能实现轴对称分布。

(3)为了保证气体注入到放电通道的周向均匀性，需要保证气体分配器与放电通道之间的同心度，造成了气体分配器安装时的繁琐；同时，现有的霍尔推力器设计中，一般是采用三爪结构将气体分配器固定在磁路结构上，但在装配时，三点的压紧力可能存在不一致的情况，在霍尔推力器反复放电、熄火的过程中，可能造成气体分配器一点固定，其他点在气体分配器受热膨胀后，沿着径向出现蠕动的现象，继而不能保证气体分配器与放电通道之间的同心安装，并造成工质气体注入放电通道中时不能实现轴对称分布。

上述问题在大功率、大尺寸的霍尔推力器结构上变得尤为突出。而小功率、小尺寸霍尔推力器因为空间结构尺寸的限制，传统气体分配器的缓冲腔级数不能太多，也无法实现工质气体的轴对称分布。因此，为了规避上述问题，需要一种新的工质气体供给方案，实现工质气体注入放电通道时的轴对称分布。

综上，在霍尔推力器设计过程中，传统气体分配器供气的方案不能满足推力器设计中工质气体轴对称分布的要求，并造成推力器结构尺寸和重量的增加、弱化了推力器的放电稳定性。需要一种新的工质气体供给方案，实现工质气体注入放电通道时的轴对称分布。

发明内容

本发明的目的是为了解决霍尔推力器工质气体进入放电通道内时呈非对称分布，造成非对称放电影响的问题，提出了霍尔推力器的轴对称进气结构。

一种结构为：

霍尔推力器的轴对称进气结构，所述进气结构包括进气管1、径向缓冲腔室3、轴向缓冲腔室4和气体注入结构；