一种电容离子推力器的制作方法

本技术专利涉及一种电容离子推力器，用于航天、深空微卫星推进系统，属于航天电推进。

背景技术：

1、传统的离子推力器需要高压气瓶、减压阀、电子枪等设备辅助其工作，这导致推进系统增重降低有效载荷、可靠性安全性降低、体积大空间排不困难等问题。

2、现有技术采用碘工质作为推进剂，利用其固体易于储存又易于升华的特性，有效减少了为推进系统配套的辅助设备，但其结构仍不够精简，仍存在电子枪不利于推进系统的小型化。

技术实现思路

1、本实用新型旨提供一种电容离子推力器，应对未来航天、深空探测航天任务所需的低成本电推力器需求。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种电容离子推力器，包括，

4、蒸汽推进剂发生装置，所述蒸汽推进剂发生装置包括推进剂存储腔体、加热装置和气体排出通道，当加热装置启动后，推进剂存储腔体中的推进剂受热气化并从气体排出通道排出；

5、电晕极，多个所述电晕极位于蒸汽推进剂发生装置的气体排出通道出口端对应区域内，用于电离气化后的推进剂形成等离子体；

6、引出极，多个所述引出极位于电晕极的下游，相邻引出极之间间隔布置形成多条第一通道，引出极与其上游对应的电晕极之间形成离子引出区域；

7、加速极，多个所述加速极位于引出极的下游，相邻加速极之间间隔布置形成多条第二通道，加速极与其上游对应的引出极之间形成离子加速区域；引出极与加速极之间形成了电容结构；

8、集电极，多个所述集电极位于加速极的下游用于中和阳离子，且位于第二通道的延伸路径上；

9、固定壳体，所述蒸汽推进剂发生装置、电晕极、引出极、加速极和集电极封装在固定壳体内部；

10、电源，所述电源安装在固定壳体外侧面，且靠近蒸汽推进剂发生装置一侧，电源为蒸汽推进剂发生装置、电晕极、引出极、加速极和集电极供电，且电晕极、引出极、加速极和集电极的电压依次降低，其中集电极的电压为负。

11、作为一种选择，所述蒸汽推进剂发生装置呈长条形，且其气体排出通道出口端沿着固定壳体长度方向间隔布置。

12、作为一种选择，所述电晕极沿着一条直线间隔布置，且电晕极呈圆柱状，电晕极的外径为0.1mm量级。通常，电晕极选择直径为0.1mm量级的圆柱状细金属丝。这是因为细金属丝的直径越小所需的电离电压越低，有利于放电和提高推力效率。但是，细金属丝越细则越不利于装配，综合上述因素，电晕极选用0.1mm量级较为合适。

13、作为一种选择，所述引出极沿着一条直线间隔布置，且引出极呈平板状。

14、作为一种选择，所述加速极沿着一条直线间隔布置，且加速极呈平板状，加速极的厚度大于引出极的厚度，加速极的宽度大于引出极的宽度。加速极的厚度略厚于引出极，其目的是为了延长加速极的使用寿命。因为会有极少数的离子会以极高的速度撞击刻蚀加速极。加速极的宽度要宽于引出极，其目的是使离子束通道变窄，有利于聚焦离子束，提高推力效率。

15、作为一种选择，所述集电极呈平板状，多个集电极平行间隔布置在第二通道的延伸路径中。

16、作为一种选择，所述推进剂存储腔体中存放有固态碘工质。

17、作为一种选择，所述加热装置为网状电热丝。

18、作为一种选择，所述电晕极的电压为千伏量级。

19、作为一种选择，所述固定壳体和电源均为长方体结构。

20、与现有技术相比，本实用新型通过电加热固体碘向离子推力器提供气态推进剂，有效地降低了系统设计的复杂性，提高了推进系统的有效载荷，具体表现在以下方面：

21、(1)传统推力器设计方案中采用气瓶、管路、阀门、配给系统、控制系统等向电推力器提供推进剂，然而，本实用新型仅使用蒸气推进剂发生装置便实现了推进剂的供给，减少了大量使用的辅助设备，因此相比于传统方案更加精简；

22、(2)本方案实现了推力器的小型化，其一是推进剂供给设备的精简，使得推力器的整体体积得以减小；其二是推进剂的中和过程，本方案通过将离子束直接撞击集电极以实现中和的方式，避免使用中和电子枪这类体积较大的设备，进一步实现了推力器的小型化；

23、(3)本方案中电晕极、引出极、加速极、集电极、电源、固定壳体和蒸气推进剂发生装置均设计成分布在长方体空间内，产生推力的电容结构整体为长方体结构，有利于多机组装，极大的提高了保障性。

技术特征：

1.一种电容离子推力器，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述蒸汽推进剂发生装置(7)呈长条形，且其气体排出通道出口端沿着固定壳体(6)长度方向间隔布置。

3.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述电晕极(1)沿着一条直线间隔布置，且电晕极(1)呈圆柱状，电晕极(1)的外径为0.1mm量级。

4.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述引出极(2)沿着一条直线间隔布置，且引出极(2)呈平板状。

5.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述加速极(3)沿着一条直线间隔布置，且加速极(3)呈平板状，加速极(3)的厚度大于引出极(2)的厚度，加速极(3)的宽度大于引出极(2)的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述集电极(4)呈平板状，多个集电极(4)平行间隔布置在第二通道的延伸路径中。

7.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述推进剂存储腔体中存放有固态碘工质。

8.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述加热装置为网状电热丝。

9.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述电晕极(1)的电压为千伏量级。

10.根据权利要求1所述的一种电容离子推力器，其特征在于：所述固定壳体(6)和电源(5)均为长方体结构。

技术总结
本技术公开了一种电容离子推力器，包括电晕极、引出极、加速极、集电极、电源、固定壳体和蒸气推进剂发生装置。蒸气推进剂发生装置将存储在其中的固体推进剂气化并排出，通过电晕极进行等离子化，经引出极引出、加速极加速、集电极中和后产生推力。本技术有效地降低了系统设计的复杂性，提高了推进系统的有效载荷，有利于推进系统的小型化设计。

技术研发人员：陈宗,张鹏,谢彪,丁洋,伍家威
受保护的技术使用者：贵州航天朝阳科技有限责任公司
技术研发日：20230317
技术公布日：2024/1/14