[發明專利]霍爾效應等離子推進器

無效

• 申請號: 201080021990.7
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN102439305A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 塞奇·巴拉爾;史蒂芬J.·澤巴奇
• 申請（專利權）人: 斯奈克碼;波蘭科學院基礎技術研究所;法國國家太空研究中心;國家科學研究中心
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

技術領域

本發明提供一種霍爾效應等離子推進器(Hall?effect?plasma?thruster)，該推進器具有用于電離(ionizat?ion)和加速并設有下游開口端的主環形通道、至少一個陰極、與所述主環形通道同心的環形陽極、用于向所述通道輸入電離氣體的管及集合管(manifold)和用于在所述主環形通道中產生磁場的磁路(magnetic?circuit)。

本發明尤其提供一種用于人造衛星電力推動的霍爾效應等離子推進器。。

背景技術

霍爾效應等離子推進器的壽命是由在離子轟擊效果下的陶瓷絕緣通道的腐蝕程度決定的。基于所述通道中電勢(electric?potential)的分布情況，會產生一些離子并且這些離子沿放射方向對著壁被加速。

延長通信衛星的任務與增加等離子噴射速度的要求(特別是對于所謂特定的高脈沖推進器)需要更長的壽命，以氮化硼為基礎的傳統陶瓷已不能達到此要求。

某些電導體材料或半導體材料如石墨對離子轟擊的巨大阻力在理論上使其能成為霍爾效應推進器放電通道的理想選擇。

在美國Y.瑞特賽斯(Y.Raitses)等人(普林斯頓大學)探究過使用導電材料，尤其是使用石墨的想法。雖然這些研究者揭示了石墨在壽命方面的優勢，但仍未能解決效率損失與等離子短路的問題。

導電材料的低效率至今都是使其不能廣泛應用在等離子推進器加速通道結構上的原因。

因此，當前的霍爾效應推進器的放電通道(discharge?channels)全都是由絕緣陶瓷構建的，所述的絕緣陶瓷通常是以氮化硼-二氧化硅(BN-SiO₂)為基礎的材料。氮化硼基的陶瓷能使霍爾效應推進器在效率方面獲得好的性能水平，但是其在離子轟擊下所表現出的高腐蝕率將這種推進器的壽命限制在約10,000小時(h)，同時其也在最高特定脈沖限制了它們的操作性能。

發明內容

本發明的目的是消除上述缺點，特別是在保持高水平能源利用率的情況下增加霍爾效應等離子推進器的壽命。

根據本發明，這些目的可通過以下方案達到，一種霍爾效應等離子推進器，具有用于電離和加速的帶有下游開口端的主環形通道、至少一個陰極、與所述主環形通道同軸的環形陽極、用于將電離氣體輸入所述通道的管與集合管和用于在所述主環形通道中產生磁場的磁路，其特征在于：所述主環形通道具有位于所述開口端臨近區域的內環壁部分和外環壁部分，該每個環壁部分均包括以層壓形式形成的并置的導體或半導體環，所述導體或半導體環通過絕緣細層隔開。

每個導體或半導體環均優選再分為角域片段，并且所述片段相互絕緣。

每個導體或半導體環的片段優選被設置成相對于相鄰的導體或半導體環的片段為交錯結構。

根據本發明的優選特征，所述絕緣細層被設置在導體或半導體環的所有面上，但惟獨構成所述主環形通道內壁一部分的面上未被設置絕緣細層。

所述導體或半導體環的組合可延伸超過所述內環壁和外環壁一定長度，該長度比所述主環形通道的總長要短。

在特定的實施例中，所述導體或半導體環是由石墨制成，而絕緣細層是由電介質材料(dielectric?material)制成，并且特別是由熱解氮化硼制成。

所述導體或半導體環的厚度是由電子拉莫爾半徑決定的。

它們的最大厚度a使用如下表達式來估計：

a<83r]]>

其中r為電子的拉莫爾半徑，用以下表達式來確定方位角截止角度(azimuth?cutoff?angle)：

R.a<5abs(EzEt).r]]>

其中：

Ez，Et：沿軸向和沿方位方向的電場；

R：接觸等離子的環的位置的邊緣半徑；和