本发明涉及微纳卫星航天技术领域，特别涉及一种全向激光微推进器。
背景技术：
借助日益先进的推进技术和卫星技术，具有特定功能的通信卫星、气象卫星等给人类带来了翻天覆地的变化。随着卫星功能的增多，微纳卫星技术及其组网应用技术成为了国际卫星技术研究的热点之一，应用于微纳卫星的微推进技术的需求也逐渐增强。
化学推进是目前普遍采用的推进技术，主要存在总冲受携带燃料限制、冲量调节范围小、推力精度较差、应用于微纳卫星上成本高等缺点。
电推进技术可以部分克服上述缺点，例如霍尔推进、离子推进等都具有携带方便、质量较轻等优点并正在走向成熟。
截止目前为止，应用于微纳卫星的推进技术，不管是化学推进技术还是电推进技术都受到了一定的限制：一方面受微纳卫星质量、空间、功率、推力要求范围等限制，另一方面受推进技术水平限制，例如单台推进器仅能实现单个方向的推进，若增加推进器的数量以实现多向推进则代价为微纳卫星的有效载荷质量、空间等被大幅压缩，成本急剧提高，甚至与有效载荷质量、卫星体积等因素冲突导致无法应用。
也就是说，现有技术中的卫星推进器存在多向推进的实现与推进器的现有水平以及推进器质量、体积和成本存在冲突的技术问题。
技术实现要素：
本发明通过提供一种全向激光微推进器，解决了现有技术中的卫星推进器存在的多向推进的实现与推进器质量、体积和成本存在冲突的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了如下技术方案：
一种全向激光微推进器，包括：
壳体，所述壳体侧面开设有n个推进喷口，n为大于2的正整数；
n个半导体激光器阵列，所述n个半导体激光器阵列位于所述壳体内，与所述n个推进喷口一一相对设置；
含能工质带，设置于所述n个半导体激光器阵列与所述n个推进喷口之间，所述含能工质带涂覆含能工质的一侧面向所述推进喷口，其中，当所述半导体激光器阵列开启时，激光烧蚀所述含能工质带后的产物从所述推进喷口喷出以产生反推力；
传送机构，所述含能工质带固定于所述传送机构，以通过所述传送机构带动调整未烧蚀的所述含能工质带移动到所述半导体激光器阵列前方的焦点上；
系统控制电路，所述系统控制电路与所述n个半导体激光器阵列的电路连接，以控制所述n个半导体激光器阵列的开启和关闭，实现一个方向或一个合方向的推力；所述系统控制电路与所述传送机构连接，以控制所述传送机构运行。
可选的，所述推进器还包括：n个微光路系统，所述n个微光路系统一一对应的覆盖于所述n个半导体激光器阵列表面，以聚焦激光快轴和慢轴的发散角度，形成激光焦点。
可选的，所述推进器还包括：n个半导体激光器电路，所述n个半导体激光器电路与所述n个半导体激光器阵列一一对应连接，所述n个半导体激光器电路与所述系统控制电路连接，以接收所述系统控制电路的控制指令，并基于所述控制指令控制连接的所述半导体激光器阵列。
可选的，所述半导体激光器阵列包括多个紧密排列的半导体激光器；所述半导体激光器阵列以脉冲形式工作，工作频率在200hz-5000hz。
可选的，所述含能工质带的基底为高烧蚀阈值的透明薄膜基底，所述含能工质带的厚度为50μm-150μm；所述含能工质带的宽度为9mm-15mm。
可选的，所述含能工质带的厚度与所述推进器所需的推力大小相关；所述含能工质带的宽度与所述半导体激光器阵列的宽度相关。
可选的，所述推进器还包括：n组激光器支撑挡板，所述n组激光器支撑挡板一一对应支撑所述n个半导体激光器阵列；所述激光器支撑挡板的外边缘与所述半导体激光器的激光焦点位于同一平面；所述含能工质带与所述n组激光器支撑挡板的所述外边缘相贴，以使所述激光焦点位于所述含能工质带上。
可选的，所述推进器还包括：电接口，所述电接口与所述系统控制电路连接，所述系统控制电路通过所述电接口接收卫星指令。
可选的，n等于4，所述n个推进喷口的中心点均位于同一平面，所述平面与所述壳体的下表面平行。
可选的，所述推进器还包括：所述传送机构的数量为n组，n组所述传送机构与所述n个半导体激光器阵列一一对应；或者，所述传送机构的数量为1组。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过在壳体上设置多个推进喷口，并在壳体内与推进喷口对应位置设置半导体激光器阵列和含能工质带来实现激光烧蚀产物喷出产生反推力，由于采用体积小、质量轻、功率小，光电转换效率高半导体激光阵列作为激光源能在实现多向推进的同时，减小推进器体积和质量，并通过设置系统控制电路来控制传送机构带动含能工质带移动，来实现持续的稳定推进，还通过系统控制电路来控制半导体激光阵列的开启以精确控制推进器的推动方向和推动力。提供了一种具有全方向推进功能，且成本低、体积质量小的推进器。
进一步，本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过系统控制电路不仅能控制每个半导体激光器阵列的开启和关闭，还能选择控制所述半导体激光器阵列中每个半导体激光器的开启和关闭，还能控制所述半导体激光器阵列中每个半导体激光器的功率大小，从而实现了极大的冲量调节范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中全向激光微推进器的结构图一；
图2为本申请实施例中壳体的结构图；
图3为本申请实施例中全向激光微推进器的结构图二。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种全向激光微推进器，解决了现有技术中的卫星推进器存在的多向推进的实现与推进器质量、体积和成本存在冲突的技术问题。实现了一种具有全方向推进功能，且成本低、体积质量小、冲量调节范围大的推进器。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：
本实施例提供一种全向激光微推进器，包括：
壳体，所述壳体侧面开设有n个推进喷口，n为大于2的正整数；
n个半导体激光器阵列，所述n个半导体激光器阵列位于所述壳体内，与所述n个推进喷口一一相对设置；
含能工质带，设置于所述n个半导体激光器阵列与所述n个推进喷口之间，所述含能工质带涂覆含能工质的一侧面向所述推进喷口，其中，当所述半导体激光器阵列开启时，激光烧蚀所述含能工质带后的产物从所述推进喷口喷出以产生反推力；
传送机构，所述含能工质带固定于所述传送机构，以通过所述传送机构带动调整未烧蚀的所述含能工质带移动到所述半导体激光器阵列前方的焦点上；
系统控制电路，所述系统控制电路与所述n个半导体激光器阵列电路连接，以控制所述n个半导体激光器阵列的开启和关闭，实现一个方向或一个合方向的推力；所述系统控制电路与所述传送机构连接，以控制所述传送机构运行。
本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过在壳体上设置多个推进喷口，并在壳体内与推进喷口对应位置设置半导体激光器阵列和含能工质带来实现激光烧蚀产物喷出产生反推力，由于采用体积小、质量轻、功率小，光电转换效率高半导体激光阵列作为激光源能在实现多向推进的同时，减小推进器体积和质量，并通过设置系统控制电路来控制传送机构带动含能工质带移动，来实现持续的稳定推进，还通过系统控制电路来控制半导体激光阵列的开启以精确控制推进器的推动方向和推动力。提供了一种具有全方向推进功能，且成本低、体积质量小的推进器。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
在本实施例中，提供了一种全向激光微推进器，如图1所示，包括：
壳体1，所述壳体1侧面开设有n个推进喷口2，n为大于2的正整数；
n个半导体激光器阵列4，所述n个半导体激光器阵列4位于所述壳体1内，与所述n个推进喷口2一一相对设置；
含能工质带6，设置于所述n个半导体激光器阵列4与所述n个推进喷口2之间，所述含能工质带6涂覆含能工质的一侧面向所述推进喷口2，其中，当所述半导体激光器阵列4开启时，激光烧蚀所述含能工质带6后的产物从所述推进喷口2喷出以产生反推力；
传送机构9，所述含能工质带6固定于所述传送机构9，以通过所述传送机构9带动调整未烧蚀的所述含能工质带6移动到所述半导体激光器阵列4前方的焦点上；
系统控制电路10，所述系统控制电路10与所述n个半导体激光器阵列4的电路8连接，以控制所述n个半导体激光器阵列4的开启和关闭，实现一个方向或一个合方向的推力；所述系统控制电路10与所述传送机构9连接，以控制所述传送机构9运行。
需要说明的是，受限于现有的推进技术水平，一台推进器仅能实现单个方向推进，本发明的全向激光微推进器实现单台微推进器具有多个推进方向的功能，并且包含了单向激光微推进器的所有优点，包括质量轻(百克量级)、体积小(小于10cm×10cm×10cm)、冲量调节范围大等。所述全向激光微推进器打破了单台推进器仅具有单向推进的功能的局限，最大限度的提高了微纳卫星的有效载荷，全向激光微推进器的应用目标是微纳卫星推进系统，用于实现精准微纳卫星组网、交会对接等任务。
下面，结合图1详细介绍本实施例提供的全向激光微推进器的具体结构。
在具体实施过程中，所述壳体1如图2所示，可以呈长方体，所述壳体1表面可以设置4个法向方向的推进喷口2。每个推进喷口4的中心点均在平行于长方体表面的同一个平面内，且两两相对分布在壳体1的四个表面上，即所述n个推进喷口的中心点均位于同一平面，所述平面与所述壳体的下表面平行。
当然，所述n也可以等于3、6或8等，在此不作限制，但为了保证平衡，所述n个推进喷口需要对称设置，且需要保证所述n个推进喷口的中心位于同一水平面。
在本申请实施例中，所述壳体为金属壳体或塑料、半导体等硬质壳体，在此不作限制。
进一步，在所述壳体1内部设置有半导体激光器阵列4、含能工质带6、传送机构9和推进器系统控制电路10。
其中，每个推进喷口2内对应设置有一组半导体激光器阵列4，所述半导体激光器阵列4包括多个紧密排列的半导体激光器，半导体激光器阵列4的特征是体积小、质量轻、功率小，光电转换效率高；所述半导体激光器阵列4以脉冲形式工作，工作频率在200hz-5000hz，且所述工作频率可以预先调节或通过所述推进器系统控制电路10进行实时调节。
进一步，所述n个半导体激光器阵列4表面均覆盖有微光路系统5，共n个微光路系统5，所述n个微光路系5一一对应的覆盖于所述n个半导体激光器阵列4表面，以聚焦激光快轴和慢轴的发散角度，形成激光焦点，提高激光能量密度。
在本申请实施例中，还设置有n组激光器支撑挡板7，所述n组激光器支撑挡板7一一对应所述n个半导体激光器阵列4；所述激光器支撑挡板7的外边缘71与所述半导体激光器的激光焦点位于同一平面。
进一步，所述含能工质带6与所述n组激光器支撑挡板7的所述外边缘71相贴，以使所述激光焦点位于所述含能工质带6上。
在本申请实施例中，所述含能工质带6的基底为高烧蚀阈值的透明薄膜基底，所述含能工质带6的厚度为50μm-150μm；所述含能工质带6的宽度为9mm-15mm。具体来讲，所述含能工质带6的厚度与所述推进器所需的推力大小相关，需要较大推力可以设置较厚的含能工质带6以及提高激光器阵列4的功率；所述含能工质带6的宽度与所述半导体激光器阵列4的宽度相关，较优的，所述含能工质带6的宽度略大于或等于所述半导体激光器阵列4的宽度。
具体来讲，所述含能工质带6，以透明薄膜基底一侧面向半导体激光器阵列4，涂覆含能工质的一侧面向推进喷口2方向的方式放置在半导体激光器阵列4的焦点挡板上，激光烧蚀后的含能工质带6由传送机构9带动离开半导体激光器阵列4的焦点，从而实现持续的激光烧蚀产物喷出。其中，激光烧蚀工质后的产物如图1中箭头101方向所示从推进喷口2喷出产生反推力。
具体来讲，所述推进器采用含能材料作为工质，含能工质最显著的特点是在激光能量的激发下可释放出本身含有的化学能，在激光能量和化学能的共同作用下可使激光能量利用率突破100％，提高推动力。
在本申请实施例中，如图1所示，述传送机构9的数量为n组，n组所述传送机构9与所述n个半导体激光器阵列4一一对应，以分别控制每个半导体激光器阵列4前的含能工质带6的移动。
在本申请实施例中，所述推进器还包括n个半导体激光器电路8，所述n个半导体激光器电路8与所述n个半导体激光器阵列4一一对应连接，所述n个半导体激光器电路8与所述系统控制电路10连接，以接收所述系统控制电路10的控制指令，并基于所述控制指令控制连接的所述半导体激光器阵列4。
在本申请实施例中，所述壳体1上还设置有与卫星连接的电接口3，所述电接口3与所述系统控制电路10连接，所述系统控制电路10通过所述电接口3接收卫星指令。
具体来讲，所述系统控制电路10通过电接口3接收卫星推进指令以及卫星的供电，用于控制一组或几组半导体激光器阵列4工作，产生相应方向的推力，从而推动微纳卫星运行，实现卫星特定任务。所述系统控制电路10可同时控制n个推进喷口2中的一组或几组半导体激光器阵列4同时工作，产生一个方向或一个合方向的推力，可实现在一个平面内全方向的卫星推进功能。进一步，所述系统控制电路10还可控制一组半导体激光器阵列4中的一个或多个半导体激光器同时工作，以调节推力大小；进一步，所述系统控制电路10还可控制一组半导体激光器阵列4中的每个半导体激光器的工作频率，以调节推力大小，增大冲量调节范围；进一步，所述系统控制电路10还可以控制传送机构9的运行速度来进一步增大冲量调节范围。
具体来讲，本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过在壳体1上设置多个推进喷口2，并在壳体1内与推进喷口2对应位置设置半导体激光器阵列4和含能工质带6来实现激光烧蚀产物喷出产生反推力，由于采用体积小、质量轻、功率小，光电转换效率高半导体激光阵列4作为激光源能在实现多向推进的同时，减小推进器体积和质量，并通过设置系统控制电路10来控制传送机构9带动含能工质带6移动，来实现持续的稳定推进，还通过系统控制电路10来控制半导体激光阵列4的开启以精确控制推进器的推动方向和推动力。提供了一种具有全方向推进功能，且成本低、体积质量小的推进器。
进一步，本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过系统控制电路10不仅能控制每个半导体激光器阵列4的开启和关闭，还能选择控制所述半导体激光器阵列4中每个半导体激光器的开启和关闭，还能控制所述半导体激光器阵列4中每个半导体激光器的功率大小，从而实现了极大的冲量调节范围。
基于同一发明构思，本申请还提供了只包括1组传送机构9时的全向激光微推进器，详见实施例二。
实施例二
本实施例提供的全向激光微推进器，其特征在于，如图2所示，包括：1组传送机构9，所述1组传送机构9与所述系统控制电路10连接，通过系统控制电路10发送运行指令至所述传送机构9，并控制传送机构9的运转速度。传送机构9带动含能工质带6同时经过四组半导体激光器阵列4的激光焦点。在所述微推进器短时间工作等特定应用需求中，可由传送机构9正转或反转，调整未烧蚀工质经过正在工作的半导体激光器阵列4的焦点进行烧蚀，产生微推力。
具体来讲，在特定工作条件下，设置一组传送机构9能进一步减小体积、成本和重量。
由于本发明实施例二所介绍的推进器，与实施例一介绍的推进器是基于同一发明构思的，故而基于本发明实施例一所介绍的推进器，本领域所属人员能够了解本实施例推进器的具体结构及变形，故而在此不再赘述。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过在壳体上设置多个推进喷口，并在壳体内与推进喷口对应位置设置半导体激光器阵列和含能工质带来实现激光烧蚀产物喷出产生反推力，由于采用体积小、质量轻、功率小，光电转换效率高半导体激光阵列作为激光源能在实现多向推进的同时，减小推进器体积和质量，并通过设置系统控制电路来控制传送机构带动含能工质带移动，来实现持续的稳定推进，还通过系统控制电路来控制半导体激光阵列的开启以精确控制推进器的推动方向和推动力。提供了一种具有全方向推进功能，且成本低、体积质量小的推进器。
进一步，本申请实施例提供的全向激光微推进器，通过系统控制电路不仅能控制每个半导体激光器阵列的开启和关闭，还能选择控制所述半导体激光器阵列中每个半导体激光器的开启和关闭，还能控制所述半导体激光器阵列中每个半导体激光器的功率大小，从而实现了极大的冲量调节范围。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。