外加约束的放电通道和固体烧蚀脉冲式电推力器的制作方法

本实用新型涉及推力器领域，特别涉及一种外加约束的放电通道和固体烧蚀脉冲式电推力器。
背景技术：
：电推进系统按推进剂加速方式不同，可分为电热式、静电式和电磁式三大类。固体烧蚀脉冲式电推力器是一种极具优势的电磁式推进系统，其中一种典型推力器，脉冲等离子体推力器(PulsedPlasmaThruster，PPT)，PPT是一种极具优势的电推进系统，它具有平均功耗低、结构简单、重量轻、冲量小和比冲高的特点，被广泛应用于微小卫星轨道保持、星座站点保持、阻力补偿等飞行任务。PPT推力器工质利用率低，单次脉冲烧蚀的工质中只有大约10％能够被有效电离并加速形成有效推力，40％～90％未被有效电离中性大分子工质在气动力作用下加速,中性大分子烧蚀产物的热气动效能低。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种外加约束的放电通道，旨在提升中性大分子烧蚀产物的热气动效能。为实现上述目的，本实用新型提出的一种外加约束的放电通道，所述外加约束的放电通道应用于固体烧蚀脉冲式电推力器，所述外加约束的放电通道包括：导电阳极；导电阴极，所述导电阳极与所述导电阴极之间留有间隔；以及，约束件，所述约束件具有约束面，所述约束件、所述导电阳极和所述导电阴极围成具有两端开口的放电通道，所述约束面朝向所述放电通道内部，所述约束件由耐电弧烧蚀的绝缘材料制成。可选地，所述约束件与所述导电阳极和导电阴极相同一侧的端面连接；或者，所述约束件设置在所述导电阳极与所述导电阴极之间，所述约束件的第一端和第二端分别与所述导电阳极、导电阴极连接。可选地，所述约束件与所述导电阳极、所述导电阴极之间连接方式为压接、螺钉连接、插接、或者卡接中的任意一种。可选地，所述约束件的内侧设有阳极插槽和阴极插槽，所述导电阳极和所述导电阴极的侧端分别设置在所述阳极插槽和所述阴极插槽中。可选地，所述阳极插槽和阴极插槽的横截面呈T型或L型，所述导电阳极和所述导电阴极的侧端分别与所述阳极插槽和阴极插槽配合插接。可选地，所述约束件为云母件、石英件或陶瓷件中的任意一种。本实用新型还提出一种固体烧蚀脉冲式电推力器，所述固体烧蚀脉冲式电推力器包括：外加约束的放电通道，所述外加约束的放电通道为上述外加约束的放电通道；导轨，所述放电通道与所述导轨连接；固体工质，所述固体工质滑动设置在所述导轨中，所述固体工质至少部分卡设在所述放电通道中；推进装置，所述推进装置用于将所述固体工质推向所述放电通道；以及，供电装置，所述供电装置的阳极和阴极分别与所述放电通道的导电阳极和导电阴极连接。可选地，所述固体工质位于所述放电通道中的部分封堵所述放电通道的一端。可选地，所述放电通道的内侧设有限位凸起，邻近所述供电装置的所述固体工质远离相邻固体工质的一端与所述限位凸起抵接以限制位于所述供电装置中的固体工质的位移。可选地，所述固体工质与放电通道内侧面抵接的侧面光滑。本实用新型技术方案通过采用约束件闭合导电阳极和导电阴极之间的侧面，形成一个具有两个端口的放电通道，所述约束件能够有效地阻止放电通道中固体工质被电弧烧蚀电离后的产物向侧面逸散，提升了占烧蚀产物绝大部分的中性大分子的热气动效能；同时约束件对导电阴极和导电阳极之间的电弧也具有约束力，有利于提高电弧能量在固体工质端面分布的均匀性，从而增加了工质烧蚀端面均匀性，提升推力器工作性能的稳定性及可靠性。附图说明为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型外加约束的放电通道一实施例的结构示意图；图2为本实用新型外加约束的放电通道另一实施例的结构示意图；图3为本实用新型固体烧蚀脉冲式电推力器一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100外加约束的放电通道110导电阳极120导电阴极130约束件200导轨300固体工质400推进装置500供电装置600限位凸起本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种外加约束的放电通道。在本实用新型实施例中，如图1、图3所示，所述外加约束的放电通道100应用于固体烧蚀脉冲式电推力器，所述外加约束的放电通道100包括：导电阳极110；导电阴极120，所述导电阳极110与所述导电阴极120之间留有间隔，推力器主放电发生时，在所述外加约束的放电通道100中，所述导电阳极110与所述导电阴极120之间工质300烧蚀端面产生电弧，导电阳极110与所述导电阴极120之间的工质在电弧作用下烧蚀电离；以及，约束件130，所述约束件130具有约束面，所述约束件130、所述导电阳极110和所述导电阴极120围成具有两端开口的放电通道，所述约束面朝向所述放电通道内部，所述约束面、所述导电阳极110的内侧面和所述导电阴极120的内侧面为所述放电通道的内侧壁面，所述约束件130由耐电弧烧蚀的绝缘材料制成。当固体工质300在放电通道的电弧作用下烧蚀电离时，固体工质300烧蚀电离产物在洛伦兹力和气动力的共同作用下在放电通道内加速并喷出，从而产生推力。传统的放电通道由导电阳极110和导电阴极120构成，为开放型结构，固体工质300在放电通道中的烧蚀电离产物容易向所述导电阳极110和所述导电阴极120的两侧外逸。本实施例的外加约束的放电通道100利用约束件130阻挡放电通道中的烧蚀电离产物向侧边外逸，使得固体工质300的烧蚀电离产物集中在所述放电通道中，然后被加速，并从所述放电通道远离所述导轨的端口喷出产生动力，因此本实施例的外加约束的放电通道100具有提升烧蚀产物，特别是占烧蚀产物绝大部分的中性大分子的热气动效能的优点；所述外加约束的放电通道100在约束件130的作用下，电弧也被约束在放电通道中，使得电弧能量在工质端面上分布更加均匀，有利于电弧对放电通道中固体工质300的端面进行均匀烧蚀，减小固体工质300端面不同区域烧蚀退缩率的差异，稳定推力器的放电特性，提高推力器工作的稳定性及可靠性。进一步地，在本实施例中，如图1、图3所述，所述外加约束的放电通道100包括两个约束件130，所述约束件130与所述导电阳极110和导电阴极120相同一侧的端面连接，两个约束件130分别设置在所述导电阳极110的两侧，所述导电阳极110和导电阴极120之间，使得导电阳极110和导电阴极120之间的侧面闭合，阻挡固体工质300的烧蚀电离产物从导电阳极110和导电阴极120之间的侧面逸出。本实施例所述外加约束的放电通道不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述外加约束的放电通道包括一个呈U型的约束件，所述约束件的具有U型通槽，所述导电阳极设置在所述U型通槽上端开口处，以封堵所述约束件的上端开口，所述导电阴极设置在所述U型通槽的槽底壁，所述导电阳极和导电阴极的两侧端面与所述U型槽的内侧槽壁连接，以形成具有两端开口的放电通道；或者是，所述外加约束的放电通道包括一个具有方形通孔的约束件，所述导电阳极设置在所述方形通孔的第一壁面上，所述导电阴极设置在所述方形通孔与所述第一壁面相对的第二壁面上，形成一个侧面闭合的放电通道；或者是，所述外加约束的放电通道包括两个所述约束件，所述约束件设置在所述导电阳极与所述导电阴极之间，所述约束件的第一端和第二端分别与所述导电阳极、导电阴极连接，以形成一个侧面闭合的放电通道，约束放电通道中固体工质的烧蚀电离产物。进一步地，在本实施例中，如图1所述，所述约束件130呈平板状，所述约束面为平面，所述导电阳极110和所述导电阴极120呈平板状，所述约束件130与所述导电阳极110、导电阴极120垂直，所述放电通道的横截面呈矩形。本实施例所述约束件130不仅限于板状，在其他实施例中，也可以是，所述约束件呈拱形，所述约束面为向放电通道凸设的曲面。本实施例所述约束件130不仅限于与所述导电阳极110、导电阴极120垂直设置，在其他实施例中，也可以是，所述约束件与所述导电阳极110、导电阴极120倾斜连接；或者是，所述外加约束的放电通道设有约束件，所述约束件包括设置在该放电通道进料端的盖板，以及，设置在盖板两侧并分别封盖导电阳极和导电阴极之间两侧面的第一侧翼和第二侧翼，所述盖板上设有进料口，固体工质从所述进料口进入该放电通道，且所述固体工质活动封堵所述进料口。进一步地，在本实施例中，如图1所述，所述约束件130与所述导电阳极110、所述导电阴极120之间连接方式为螺钉连接，螺钉连接的方式安装简单，连接牢固。本实施例所述约束件130与所述导电阳极110、导电阴极120之间的连接方式并不仅限于螺钉连接，在其他实施例中，也可以是，a.所述约束件与所述导电阳极、导电阴极之间为压接；或者是，b.如图2所示，所述约束件130与所述导电阳极110、导电阴极120之间为插接，所述约束件130的内侧设有阳极插槽和阴极插槽，所述导电阳极110和所述导电阴极120的侧端分别设置在所述阳极插槽和所述阴极插槽中，所述阳极插槽和阴极插槽的横截面呈T型，所述导电阳极110和所述导电阴极120的侧端分别与所述阳极插槽和阴极插槽配合插接，形成放电通道，所述放电通道的一端固定连接在推力器的导轨200上，该连接方式具有装配部件少和装配效率高的优点；或者是，c.该实施例与实施例b的不同之处在于，所述阳极插槽和阴极插槽的横截面呈L型。进一步地，在本实施例中，如图1所述，所述约束件130为石英件，石英具有来源广、价格便宜、绝缘性好、耐电弧性能好的优点。本实施例所述约束件130并不仅限于为石英件，在其他实施例中，也可以是，所述约束件为陶瓷件，陶瓷件的绝缘性能和耐电弧性能好，同时陶瓷件的形状和尺寸容易通过模具控制，适合量产；或者，所述约束件为云母件。本实用新型技术方案通过采用约束件130闭合导电阳极110和导电阴极120之间的侧面，形成一个具有两个端口的放电通道，所述约束件130能够有效地阻止放电通道中固体工质300被电弧烧蚀电离后的产物向侧面逸散，使得占烧蚀产物绝大部分的中性大分子的热气动效能得以提高；同时约束件130对导电阴极120和导电阳极110之间的电弧也具有约束力，有利于提高电弧烧蚀电离固体工质300时在固体工质300端面分布的均匀性；所述约束件130为石英件，石英件具有绝缘性好和耐电弧性能好的优点，同时耐低温性能好；本实施例将石英件以螺钉固定连接在导电阴极120和导电阳极110上，装配效率高。本实用新型还提出一种固体烧蚀脉冲式电推力器，如图3所述，该固体烧蚀脉冲式电推力器包括：外加约束的放电通道100、导轨200、固体工质300、推进装置400以及供电装置500，该外加约束的放电通道100的具体结构参照上述实施例，由于固体烧蚀脉冲式电推力器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，导轨200，所述放电通道与所述导轨200连接；固体工质300，所述固体工质300滑动设置在所述导轨200中，所述固体工质300至少部分卡设在所述放电通道中；推进装置400，所述推进装置400用于将所述固体工质300推向所述放电通道；以及，供电装置500，所述供电装置500的阳极和阴极分别与所述放电通道的导电阳极110和导电阴极120连接。所述放电通道的一端与所述导轨200连通，导轨200中的固体工质300在推进装置400的推动下能够滑入所述外加约束放电通道中，然后所述外加约束的放电通道100对所述固体工质300进行烧蚀产生推动力。进一步地，在本实施例中，如图3所述，所述固体工质300位于所述放电通道中的部分封堵所述放电通道的一端，使得所述放电通道在工作时只有一个开通的端口。现有的固体烧蚀脉冲式电推力器缺乏对放电通道内粒子的约束作用，羽流污染主要分布在与放电通道两侧与极板平行平面内；本实施例的固体烧蚀脉冲式电推力器，固体工质300与导电阳极110、导电阴极120之间贴合，阻止羽流污染固体工质300正对导电阳极110、导电阴极120的侧面，同时固体工质300与约束件130之间贴合，阻止等离子体回流污染固体工质300正对约束件130的侧面而形成积碳层，防止导电阳极110、导电阴极120由于工质侧面的积碳层而导通，造成推力器的不稳定放电。本实施所述固体工质并不仅限于封堵所述放电通道的一端，在其他实施例中，也可以是，所述固体工质与导电阳极、导电阴极之间的端面贴合，所述固体工质与所述约束件之间留有间隙；或者，所述固体工质与导电阳极、导电阴极之间留有间隙，所述固体工质与所述约束件之间的端面贴合。进一步地，在本实施例中，如图3所述，所述放电通道的内侧设有限位凸起600，邻近所述供电装置500的所述固体工质300远离相邻固体工质300的一端与所述限位凸起600抵接以限制位于所述供电装置500中的固体工质300的位移，所述限位凸起600设置在所述导电阳极110的内侧面，限位凸起600用以限定所述固体工质300的位置，固体工质300被消耗部分后，推进装置400将固体工质300向限位凸起600推进，使得固体工质300位于放电通道中的端面始终位于限位凸起600处，以保持放电通道对固体工质300进行持续烧蚀。本实施所述限位凸起600并不仅限于设置在所述导电阳极110的内侧面，在其他实施例中，也可以是，所述限位凸起设置在所述约束件的内侧。进一步地，在本实施例中，固体工质300与放电通道内侧面抵接的侧面光滑，所述固体工质300与所述放电通道之间的摩擦力小，使得固体工质300的供应流畅。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3