用于离子推力器放电室的前置环形供气装置的制作方法

本发明涉及电推进，具体地，涉及一种用于离子推力器放电室的前置环形供气装置。

背景技术：

1、离子推力器放电室供气装置将推进剂气体注入放电室，使气体电离产生等离子体，等离子体中的离子被加速喷出后产生推力。气体注入的速度和均匀性会影响离子推力器放电室内的电离效率和推力器的寿命，对离子推力器的性能有重要影响。

2、在离子推力器中，单点轴向供气方式较为常见，即通过单个供气孔从推力器放电室底向放电室栅极方向喷注中性气体，这种喷注方法一方面导致气体轴向速度分量大，部分气体很快运动至栅极并通过栅极的孔隙泄漏，另一方面导致气体注入在空间上不均匀。气体未被电离，直接以中性原子形式从离子推力器喷出，喷射速度低，将导致离子推力器的推力、比冲下降。气体分布不均匀，将导致放电室内产生的等离子体密度分布不均匀，使得栅极不同位置上，束流聚焦状态差异大，可能导致栅极削蚀加剧，降低离子推力器寿命。因此，降低推进剂气体喷注速度，提高气体喷注均匀性对提高离子推力器性能非常重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于离子推力器放电室的前置环形供气装置。

2、根据本发明提供的一种用于离子推力器放电室的前置环形供气装置,包括：供气环槽和供气环盖，所述供气环槽和所述供气环盖配合形成容腔，所述容腔包括一级容腔和二级容腔，所述供气环盖上设置有多个通孔，所述一级容腔与所述二级容腔通过所述通孔连通，所述一级容腔与供气管路连通，所述二级容腔与放电室腔体连通。

3、优选地，所述供气环槽为u型截面的回转体，其开口处形成有台阶，所述供气环盖为t型截面的回转体，包括t型截面横板和t型截面竖边，所述t型截面横板的边缘形成有与所述供气环槽相匹配的台阶，所述t型截面横板密封所述供气环槽u型截面的开口形成所述容腔。

4、优选地，所述t型截面竖边远离所述t型截面横板的一端与所述供气环槽u型截面的底部抵紧配合，所述t型截面竖边将所述封闭腔体分割为所述一级容腔与所述二级容腔，所述一级容腔设置在所述二级容腔的外侧。

5、优选地，所述t型截面竖边沿周向均匀设置有多个通孔，所述通孔的数量在24～36之间，所述通孔的直径为1mm。

6、优选地，所述供气环槽的外壁上设置有径向气管，所述径向气管与所述一级容腔的底部连通。

7、优选地，所述径向气管通过直角通与转接气管连通，所述转接气管与所述供气管路连通。

8、优选地，所述二级容腔的内壁与底部连接处形成有45度锥面，所述锥面上沿圆周方向均匀开设有多个斜下向的小孔，所述二级容腔通过所述小孔与所述放电室腔体连通，所述小孔的数量在24～36之间，所述小孔的直径为0.3mm。

9、优选地，所述供气环槽的外径与放电室外径相等，所述供气环槽的内径小于外径13mm。

10、优选地，所述供气环槽、所述供气环盖、所述直角通以及所述转接气管均为钛合金材料，所述供气环槽、所述供气环盖、所述直角通以及所述转接气管通过焊接形成整体，放置于放电室前端。

11、优选地，所述容腔的轴向长度为所述放电室轴向长度的1/10～1/20。

12、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

13、本发明通过采用两级容腔缓冲供气方式，使工质气体在离子推力器放电室内的分布更加均匀，提高离子推力器内等离子体密度的空间均匀性，进而提高引出离子束的平直度，有利于延长离子推力器寿命。通过斜向喷气方式降低气体轴向速度，气体在进入放电室腔体后，首先向放电室底部运动，经放电室壁面反弹后，才有一定可能想离子推力器栅极区运动，延长工质气体在离子推力器放电室的驻留时间，提升离子推力器的工质利用率。供气装置设计采用环形结构，可以作为离子推力器放电室结构组成部分，根据适配的推力器尺寸进行缩放设计

技术特征：

1.一种用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，包括：供气环槽(1)和供气环盖(2)，所述供气环槽(1)和所述供气环盖(2)配合形成容腔，所述容腔包括一级容腔和二级容腔，所述供气环盖(2)上设置有多个通孔，所述一级容腔与所述二级容腔通过所述通孔连通，所述一级容腔与供气管路连通，所述二级容腔与放电室腔体连通。

2.如权利要求1所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述供气环槽(1)为u型截面的回转体，其开口处形成有台阶，所述供气环盖(2)为t型截面的回转体，包括t型截面横板和t型截面竖边，所述t型截面横板的边缘形成有与所述供气环槽(1)相匹配的台阶，所述t型截面横板密封所述供气环槽(1)u型截面的开口形成所述容腔。

3.如权利要求2所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述t型截面竖边远离所述t型截面横板的一端与所述供气环槽(1)u型截面的底部抵紧配合，所述t型截面竖边将所述封闭腔体分割为所述一级容腔与所述二级容腔，所述一级容腔设置在所述二级容腔的外侧。

4.如权利要求2所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述t型截面竖边沿周向均匀设置有多个通孔，所述通孔的数量在24～36之间，所述通孔的直径为1mm。

5.如权利要求3所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述供气环槽(1)的外壁上设置有径向气管，所述径向气管与所述一级容腔的底部连通。

6.如权利要求5所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述径向气管通过直角通(3)与转接气管(4)连通，所述转接气管(4)与所述供气管路连通。

7.如权利要求3所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述二级容腔的内壁与底部连接处形成有45度锥面，所述锥面上沿圆周方向均匀开设有多个斜下向的小孔，所述二级容腔通过所述小孔与所述放电室腔体连通，所述小孔的数量在24～36之间，所述小孔的直径为0.3mm。

8.如权利要求2所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述供气环槽(1)的外径与放电室外径相等，所述供气环槽(1)的内径小于外径13mm。

9.如权利要求6所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述供气环槽(1)、所述供气环盖(2)、所述直角通(3)以及所述转接气管(4)均为钛合金材料，所述供气环槽(1)、所述供气环盖(2)、所述直角通(3)以及所述转接气管(4)通过焊接形成整体，放置于放电室前端。

10.如权利要求9所述的用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，其特征在于，所述容腔的轴向长度为所述放电室轴向长度的1/10～1/20。

技术总结
本发明提供了一种用于离子推力器放电室的前置环形供气装置，包括供气环槽和供气环盖，所述供气环槽和所述供气环盖配合形成容腔，所述容腔包括一级容腔和二级容腔，所述供气环盖上设置有多个通孔，所述一级容腔与所述二级容腔通过所述通孔连通，所述一级容腔与供气管路连通，所述二级容腔与放电室腔体连通。本发明通过采用两级容腔缓冲供气方式，使工质气体在离子推力器放电室内的分布更加均匀，提高离子推力器内等离子体密度的空间均匀性，进而提高引出离子束的平直度，有利于延长离子推力器寿命；通过斜向喷气方式降低气体轴向速度，延长工质气体在离子推力器放电室的驻留时间，提升离子推力器的工质利用率。

技术研发人员：金逸舟,陈庆,董思远,程佳兵,张岩,郭曼丽,陈晓江
受保护的技术使用者：上海空间推进研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16