一种电控矢量推力电推进器的制作方法

本发明属于航天推进领域，涉及一种电控矢量推力电推进器。

背景技术：

电推进器是一类由离子源产生带电粒子，通过加速带电粒子产生推力的推进装置。电推进器广泛用于航天器轨道机动、姿态控制等。目前电推进装置常用的离子源有离子液体离子源、液态金属离子源、气体离子源等。目前的电推进装置大都只能产生一个方向的推力，不具备矢量推力能力，为实现航天器三轴的机动，需要安装多对推进器；电推进器的发射羽流通常有较大的发散角，会造成非轴向推力损失。为提高电推进器的可调节能力，增加对航天器的控制能力，以及实现对羽流发散角的控制，减少推力损失，本发明提出了一种电控矢量推力电推进器。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为解决电推进器不具备矢量控制能力以及发散角引起的非轴向推力损失问题，本发明提出了一种电控矢量推力电推进器。本发明通过两对偏转电极，实现对带电粒子的二维偏转方向控制，配套相应的控制算法，可以实现对推力方向和大小的控制，实现矢量推力控制；在只需要轴向推力时，还可通过控制羽流的发散角，来减少非轴向推力损失，提高推进器效率。

技术方案

一种电控矢量推力电推进器，其特征在于包括机匣(1)、离子源(2)、安装槽(3)、x向偏转电极(4)、y向偏转电极(5)、诱导电极(6)；所述机匣(1)包含一个凹腔(7)和四个立柱(8)，在立柱(8)和凹腔壁面(9)上开有安装槽(3)。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于离子源(2)安装于机匣(1)的凹腔(7)内，离子源(2)可以是液体离子源、液态金属离子源、气体离子源、固体离子源。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于x向偏转电极(4)由两块电极构成一对，根据需要可以在轴向方向继续添加多对x向偏转电极(4)。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于x向偏转电极(4)安装于安装槽(3)内，或通过粘接、螺钉等方式安装固定。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于y向偏转电极(5)由两块电极构成一对，根据需要可以在轴向方向继续添加多对y向偏转电极(5)。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于y向偏转电极(5)安装于安装槽(3)内，或通过粘接、螺钉等方式安装固定。

所述一种电控矢量推力电推进器，其特征在于诱导电极(6)通过安装槽(3)安装。

有益效果

与一般电推进器相比，本发明通过控制带电粒子偏转方向，能够实现对推力大小和方向的控制，从而实现矢量推力控制。本发明实现的矢量推力控制电推进器，可以完成更为复杂的姿态控制任务，或者减少所需推进器数量。

与一般电推进器相比，本发明能够控制羽流发散角，从而减少推进器非轴向推力损失，提高推进器的效率。

附图说明

图1：本发明轴测剖视图

图2：机匣轴测图

图中(1)机匣，(2)离子源，(3)安装槽，(4)x向偏转电极，(5)y向偏转电极，(6)诱导电极，(7)凹腔，(8)立柱，(9)凹腔壁面。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

如图1所示，本发明提供了一种电控矢量推力电推进器，包括机匣(1)、离子源(2)、安装槽(3)、x向偏转电极(4)、y向偏转电极(5)、诱导电极(6)；所述机匣(1)包含一个凹腔(7)和四个立柱(8)，在立柱(8)和凹腔壁面(9)上开有安装槽(3)。

实施例1如图1所示，一种电控矢量推力电推进器，采用绝缘的尼龙材料制作机匣(1)，将所需离子源(2)安装于机匣(1)内部，诱导电极(6)通过安装槽(3)插入机匣(1)内部；诱导电极(6)接地，与离子源(2)一起构成产生带电粒子所需的电势差；两对偏转电极(4、5)通过安装槽(3)安装于机匣(1)的四个方向，安装槽(3)与各安装件之间使用紧配合，并在缝隙处添加少量胶水，保证工作中的可靠性。

需要推力方向在x方向偏转时，调节两块x向偏转电极(4)的电压，例如离子源产生的是带正电荷的粒子，则在需要偏向的一侧电极加较低正电势，防止带电粒子撞上偏转电极，在需要偏离的一侧电极加偏转所需较高正电势，实现对带电粒子的偏转；需要推力在y方向偏转时，同理调节两块y向偏转电极(5)；需要推力在其他方向偏转时，通过一定算法同时调节x向偏转电极(4)和y向偏转电极(5)即可。

需要控制羽流发散角时，同时在两对x向偏转电极(4)和y向偏转电极(5)加同样大小的电势，可实现对发散角的控制，所加电势大小由控制前发散角大小和控制后期望发散角共同作用得出。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种电控矢量推力电推进器，包括机匣、离子源、安装槽、X向偏转电极、Y向偏转电极、诱导电极；所述机匣包含一个凹腔和四个立柱，在立柱和凹腔壁面上开有安装槽；所述离子源安装于机匣的凹腔内，离子源可以是液体离子源、液态金属离子源、气体离子源、固体离子源；所述X向偏转电极由两块电极构成一对，根据需要可以在轴向方向继续添加多对X向偏转电极；所述Y向偏转电极由两块电极构成一对，根据需要可以在轴向方向继续添加多对Y向偏转电极；本发明通过同时调节两对偏转电极的电势可以实现矢量推力输出，从而完成更为复杂的姿态控制任务，或者减少所需推进器数量；本发明还可以实现对羽流发散角的控制，从而减少推进器非轴向推力损失，提高推进器的效率。

技术研发人员：李建玲;黄成金;范玮;熊姹
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2019.03.20
技术公布日：2019.06.18