[發(fā)明專利]同軸三極板型點火器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110389750.9
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102493935A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張銳;吳建軍;何振;張代賢;楊樂;李自然;劉澤軍;張帆;鄢昌渝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 湖南省國防科技工業(yè)局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計一種用于脈沖等離子體推力器上，為推力器主放電提供誘導(dǎo)電子的同軸三極板型點火器。

背景技術(shù)

脈沖等離子體推力器作為電推進(jìn)家族中的一員，是一種利用電磁力對工質(zhì)燒蝕電離產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行加速從而產(chǎn)生推力的電磁推力器。脈沖等離子體推力器最大的優(yōu)勢是將無毒推進(jìn)劑的供應(yīng)與推力器本體組合成一個模塊，省卻了復(fù)雜的推進(jìn)劑儲存和供應(yīng)系統(tǒng)。脈沖等離子體推力器具備比沖高、沖量小、平均耗電功率低、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，十分適用于微小衛(wèi)星的空間應(yīng)用以及執(zhí)行高精度控制的推進(jìn)任務(wù)。

脈沖等離子體推力器在高真空狀態(tài)下，受到推力器兩極板電壓的限制不能產(chǎn)生自激閃絡(luò)放電，而需要由安裝在推力器陰極板上的點火器放電工作產(chǎn)生大量誘導(dǎo)等離子體，以誘導(dǎo)推力器放電工作。實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，隨著推力器工作次數(shù)的增加，點火器半導(dǎo)體環(huán)表面的積碳增加，點火器產(chǎn)生等離子體減少而不足以誘導(dǎo)主放電，使得點火器失效。點火器對脈沖等離子體推力器發(fā)揮著誘導(dǎo)與工作頻率的控制功能，點火器失效將直接影響推力器放電工作乃至使用壽命。

研究表明，對于同軸雙極板點火器，增大點火器半導(dǎo)體環(huán)表面積能夠獲得更多誘導(dǎo)等離子體。但增加極板間距的同時，必然要配合升高點火器極板間電壓，使得在兩極板在間距較大時，仍能發(fā)生有效自擊穿。這樣對點火供電系統(tǒng)提出很高的要求，增加了供電系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對點火器半導(dǎo)體環(huán)表面易積碳、雙極板在較大間距下難以產(chǎn)生高能誘導(dǎo)等離子體等技術(shù)問題，在不增加外部電路復(fù)雜性以及供電系統(tǒng)重量的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種同軸三極板型點火器，并對其接線及安裝固定方式進(jìn)行了設(shè)計。

本發(fā)明為采用同軸三極板構(gòu)型的點火器，內(nèi)部兩極板同軸平行布置，兩極板間片式半導(dǎo)體環(huán)寬較小，最外側(cè)極板為圓臺形狀，外側(cè)電極與次外側(cè)電極間片式半導(dǎo)體環(huán)寬較大。點火器的接線頭帶有三爪彈力片，將點火器固定安裝在推力器的極板上；接線頭內(nèi)部與點火器之間采用插接方式，將外部點火電路與點火器內(nèi)部兩極板聯(lián)結(jié)。

其結(jié)構(gòu)包括：中心陰極8，次外層陽極7，最外層陰極4；其中，中心陰極與次外層陽極之間通過絕緣陶瓷組件1絕緣隔離，次外層陽極與最外層陰極之間通過帶四個傘裙的絕緣陶瓷3絕緣隔離；絕緣陶瓷組件1下端面采用環(huán)狀、片式半導(dǎo)體環(huán)I7封口；絕緣陶瓷3下端面采用環(huán)狀、片式半導(dǎo)體環(huán)II5封口；點火器的連接端10與次外層陽極相接，連接端上設(shè)有定位卡銷9，點火器中心陰極上段為接線瓣狀彈性插片2，通過與外供電端子11上的三爪彈力片12相連，分別給中心陰極及次外層陽極供電；點火器最外層陰極為圓臺型結(jié)構(gòu)，與推力器陰極板相連構(gòu)成回路。

其中，環(huán)狀、片式半導(dǎo)體環(huán)II寬度環(huán)狀、片式半導(dǎo)體環(huán)I寬度。

其中，絕緣陶瓷3帶四道傘褶，傘褶部分總長度為5-9mm，且絕緣體傘褶部分的每道傘褶寬度為1.0-1.5mm，傘褶深度為1.0-1.5mm。

其中，中心陰極8上段為接線瓣狀彈性插片2，接線瓣狀彈性插片2分為軸對稱的兩瓣，接線瓣狀彈性插片2與絕緣陶瓷組件1之間留有一定的裝配間隙，為0.5～0.8mm。

本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)點火器螺紋旋接固定的方式，設(shè)計了帶有三爪彈力片的外供電端子，配合外側(cè)陰極圓臺式構(gòu)型，可將點火器固定安裝在推力器的極板上。

本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)點火器螺母固定接線的方式，設(shè)計了上部為瓣狀彈性插片的中心電極，并在次外側(cè)極板上部兩側(cè)設(shè)計了定位銷，從而外供電端子與點火器通過同軸插接、旋轉(zhuǎn)固定的接線方式，將外部點火電路與點火器內(nèi)部兩極板聯(lián)結(jié)。

本發(fā)明通過對點火器極板布置方式、極板間半導(dǎo)體環(huán)面積的合理設(shè)計，使得點火器放電時，其內(nèi)部半導(dǎo)體環(huán)表面在次外層陽極與中心陰極間的電壓作用下，產(chǎn)生低能自激閃絡(luò)放電，放電過程中產(chǎn)生的等離子體誘導(dǎo)最外層陰極板與次外層陽極板之間的半導(dǎo)體環(huán)表面產(chǎn)生高能放電，生成高能量等離子體。由于高能量等離子體具有清潔作用，這種“二次放電”的工作方式在為推力器提供誘導(dǎo)等離子體源的同時，能夠有效清除點火器半導(dǎo)體環(huán)表面積碳，延長使用壽命。

附圖說明

圖1為同軸三極板型點火器半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為同軸三極板型點火器仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為同軸三極板型點火器俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為中心陰極西南等軸測圖。

圖5為帶有三爪彈力片外供電端子結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為同軸三極板型點火器外接供電電路簡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作詳細(xì)說明：