[发明专利]基于固定电极结构的电控固体工质点火装置

说明书

本发明提供一种基于固定电极结构的电控固体工质点火装置，包括电控固体工质、推进机构、阴极以及阳极，所述阴极和阳极相对设置且位置固定，电控固体工质由推进机构支撑在阴极和阳极之间，且在点火燃烧过程，不断消耗的电控固体工质由推进机构持续推动至阴极和阳极之间完成补给。本发明阴极和阳极位置固定，从而保证了与电极接触的电控固体工质燃面的固定，避免了活动电极结构燃烧控制困难、与电源连接设计复杂的问题，从而简化结构设计、增加装置稳定工作的可靠性。

技术领域

本发明涉及电控固体工质点火装置技术领域，具体涉及一种基于固定电极结构的电控固体工质点火装置。

背景技术

近年来，微小卫星由于具有尖端技术含量高、功率密度比高、集成程度高、研制周期短、研制和发射费用低、发射组网速度快等优势越来越受到世界各国的重视。微小卫星的进一步应用和发展很大程度上取决于搭载的微推力装置，但是微小卫星的体积和质量限制了推力器的设计，适用于微小卫星的推力器应满足结构简单、可靠性高、成本低的优点。固体工质易于保存和使用，并且不需要设计复杂的工质供应系统，可以大大简化推力器的结构设计，但是传统的固体推进剂通常是一次性使用的，点燃后燃烧难以控制，电控固体工质是一种新型化学推进剂，具有通电时燃烧、断电熄灭的特点，在空间微推进领域有着广阔的运用前景。目前美国DSSP公司设计了一款同轴电极式的电控固体工质微推力器，采用脉冲式放电工作，于2014年成功应用于SpinSat卫星任务。

现有的同轴式电极结构虽然没有活动电极，但是在中心电极和推进剂之间会涂覆一层绝缘薄层，使得电流集中在燃面附近。推进剂不断燃烧的同时不断烧蚀绝缘层，使得绝缘层相应推移，但是实际工作中绝缘层的退移速度很难与燃面退移速度相匹配，因而使得推力器容易工作失效。另外，同轴式结构容易导致中心电极附近的推进剂燃烧充分，而远离中心电极的部分几乎不燃烧，这就极大限制了推进剂的尺寸。国内湖北航天动力技术研究院的王新强等人和南京理工大学的鲍立荣等人设计了包含活动电极结构的电控固体工质点火燃烧试验装置，但存在活动电极结构所带来的缺陷。本文基于以上技术的缺点，设计了两种新型的固定电极结构的电控固体工质点火装置，并且工质和电极间不需要设计绝缘层，因而避免了绝缘层性能不稳定带来的问题，最终可实现电控固体工质多次稳定点火燃烧。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于固定电极结构的电控固体工质点火装置，该点火装置结构简单，可靠性高，可实现电控固体工质多次稳定点火燃烧。

为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案为：

基于固定电极结构的电控固体工质点火装置，包括电控固体工质、推进机构、阴极以及阳极，所述阴极和阳极相对设置且位置固定，电控固体工质由推进机构支撑在阴极和阳极之间，且在点火燃烧过程，不断消耗的电控固体工质由推进机构持续推动至阴极和阳极之间完成补给。

本发明的阴极和阳极可以采用共面式电极设计，具体地，所述阴极和阳极呈回字形交错分布在同一平面上，阴极、阳极的厚度相等，相邻环的阴极、阳极之间设有的间距相等。

进一步地，所述相邻环的阴极、阳极之间的间距为0.5mm，阴极、阳极的厚度均为0.5mm。

本发明的阴极和阳极可以采用斜面式电极结构设计，具体地：所述阴极和阳极均为具有一定倾角的斜面电极，相对的两斜面电极呈八字形设置在电控固体工质上，使电流集中在处于相对的两斜面电极间的电控固体工质上。

进一步地，所述斜面电极的倾角为30度。

本发明的阴极和阳极可以采用垂直式电极结构设计，具体地：所述阴极和阳极由绝缘座支撑在电控固体工质移动方向的不同垂直高度处。进一步地，所述阳极为板状电极，且阳极上设置有呈阵列排布的小孔，所述阳极由绝缘座支撑在电控固定工质的上方，所述电控固定工质位于阳极正下方；

所述阴极由绝缘座支撑在电控固体工质的侧边，且阴极位于阳极下方，阴极和阳极之间相隔一定间距。