[發明專利]激光微流體微推進裝置及方法

有效

• 申請號: 201110117961.7
• 申請日: 2011-05-09
• 公開（公告）號: CN102777341A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 蔡建;張興華
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及激光推進領域，特別涉及一種激光微流體微推進裝置及方法。

背景技術

微小衛星的迅速發展使得研究高效、輕型、低功耗、小推力、微沖量的微推進技術成為必須。激光微推進技術具有推力精確，比沖較高和結構簡單的特點受到成為研究的熱點。目前的激光微推進技術主要包括反射式推進技術(如圖1所示)和透射式推進技術(如圖2所示)。反射式推進的結構雖然簡單，但是容易激光燒蝕的噴射物質長達噴射5cm，很容易污染鏡頭。透射式推進的結構：工質采用磁帶式，工質由透明基底、粘結劑層和工質層三層構成。激光透過基底燒蝕工質層。由于光斑直徑只有幾十微米，磁帶的寬度方向有1cm以上，長度更是達到了幾十米，因此，不僅要求激光器在工質帶的寬度方向來回掃描，還要配合卷帶電機一起形成二維運動(如圖3所示)，才能實現激光對工質的密集燒蝕。但透射式推進技術存在以下技術問題：工質即使被密集燒蝕，孔間仍有空隙，材料不能被完全燒蝕，利用率上限也只有78％。工質的一半重量是透明基底。需要兩組高速電機，空間潤滑問題面臨極大的挑戰。由于作用點上下移動，導致推力矢量變化，不利于衛星姿態的穩定。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種既不污染鏡頭，不會導致推力矢量變化及影響衛星姿態的激光微流體微推進裝置及方法。

根據本發明的一個方面，提供一種激光微流體微推進裝置包括：

脈沖激光燒蝕裝置、噴口塊及推進劑供給裝置及等離子體加速裝置；所述噴口塊一側設置有透明基底，內部設有一微噴管道；所述推進劑供給裝置提供的推進劑通過一微管與所述微噴管道連接；所述脈沖激光燒蝕裝置通過所述透明基底燒蝕所述微噴管道中的由所述推進劑供給裝置提供的推進劑。

根據本發明的另一個方面，提供一種激光微流體微推進方法包括：

通過所述推進劑供給裝置向所述噴口塊內部的微噴管道推送推進劑；

通過脈沖激光燒蝕裝置照射所述透明基底，燒蝕所述微噴管道中的由所述推進劑供給裝置提供的推進劑。

根據本發明提供的激光微流體微推進裝置及方法不僅不污染鏡頭，推力矢量不變化，而且同時可為微小衛星提供較具有較高比沖和推功比。

附圖說明

圖1是現有反射式推進技術的示意圖；

圖2是現有透射式推進技術的示意圖；

圖3是圖2所示二維運動對透射式工質的燒蝕效果示意圖；

圖4是本發明實施例提供的激光微流體微推進裝置的結構示意圖；

圖5是本發明另一實施例提供的激光微流體微推進裝置的結構示意圖；

圖6是本發明另一實施例提供的工質的離散元模型的示意圖；

圖7是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝5.5ns時的仿真結果示意圖；

圖8是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝11ns時的仿真結果示意圖；

圖9是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝22ns時的仿真結果示意圖；

圖10是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝40ns時的仿真結果示意圖；

圖11是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝66ns時的仿真結果示意圖；

圖12是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝100ns時的仿真結果示意圖；

圖13是本發明另一實施例提供的對20um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖14是本發明另一實施例提供的對25um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖15是本發明另一實施例提供的對30um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖16是本發明另一實施例提供的對40um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖17是本發明另一實施例提供的對50um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖18是本發明另一實施例提供的對60um厚的工質在t＝110ns時的數值模擬示意圖；

圖19是本發明另一實施例提供的比沖隨工質厚度變化的關系的示意圖；

本發明目的、功能及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式