[發明專利]一種磁場位形可調的多級會切磁場等離子體推力器

有效

• 申請號: 201310378985.7
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103410694A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 馬成毓;劉輝;趙隱劍;陳蓬勃;孫國順;于達仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本發明涉及一種離子體推力器。

背景技術

多級會切磁場等離子體推力器是以霍爾推力器為基礎的目前國際涌現出的一類新型電推進概念。推力器放電通道壁面一般由陶瓷組成，由多級永磁鐵包圍，相鄰的兩個永磁鐵極性相反。在通道的上游布置了陽極。工質通過供氣管路噴入放電通道。在推力器出口外，安置了空心陰極，用于電離中性氣體并中和通道噴出的離子。除磁尖端以外的大部分區域，磁場主要為平行于壁面，電子很難橫越磁場與壁面接觸；在磁尖端，電子由徑向磁場產生的磁鏡效應被有效地阻礙，避免與壁面的碰撞。因此在會切磁場的作用下電子被束縛沿磁力線做螺旋線運動，電子在兩個磁尖端的高速往復運動增強了電離氙原子的能力。在此過程中電子會通過碰撞產生傳導向陽極運動，并進入上一級，那里有更高的電壓和氙原子密度。最終電子到達陽極，以形成放電回路。由電子電離氙原子產生的離子在軸向電場的作用下加速噴出，以產生推力。

通過這種多級設計，提高了推力器的電離率，并且使加速區和電離區分離，從而提高了效率。多級會切磁場等離子體推力器所采用的會切磁場位型能夠最大限度地約束等離子體，避免等離子體對壁面的濺射侵蝕，保證了推力器具有很長的壽命。

現在多級會切磁場等離子體推進器的在提高電離率，控制等離子體加速方向，減小羽流發散角方面都是通過調節不同磁場位形從而改變通道內電子的運動和分布來實現，因此磁場位形是影響多級會切磁場等離子體推力器的電離率、推力、比沖、羽流發散角等性能參數的關鍵因素。由于通道內電子，氙原子和等離子體之間在電磁場的作用下進行的變化和運動等物理過程十分復雜，因此國際上尚未得到磁場對發動機性能參數影響的定量關系。

發明內容

本發明是為了解決現有推力器的磁場位形無法變化的問題，本發明提供了一種磁場位形可調的多級會切磁場等離子體推力器。

一種磁場位形可調的多級會切磁場等離子體推力器，它包括底部螺栓連接板、頂部螺栓連接板、外殼、多組永磁鐵模塊、多個定位環、多個環形導磁環、多個配合鋁環、底部導磁板、陽極通氣器、配合陶瓷套筒和T型導磁環；所述的外殼的軸向長度為X，

所述的外殼的前端為圓桶形結構，所述的外殼的前端的圓桶形結構的底部設有圓形入口，其后端為圓桶形結構沿軸向經線切割后得到的肋板陣列結構，所述的肋板陣列結構中的每根肋條形狀相同，外殼的外壁帶有一圈凸沿，所述凸沿位于前端和后端的交界處，頂部螺栓連接板為中心帶有通孔的圓形板，所述的頂部螺栓連接板套在外殼前端外側，且緊靠在外殼的凸沿上，

底部導磁板嵌入在外殼后端內部，所述的底部導磁板為圓形結構，所述的底部導磁板的外徑小于或等于外殼的內徑，

所述的多組永磁鐵模塊中的每組永磁鐵模塊為圓環狀結構，多組永磁鐵模塊沿外殼的軸向緊密排列、位于外殼前端圓桶形結構的桶底和底部導磁板之間，相鄰的兩組永磁鐵模塊的充磁方向相同，所述的底部螺栓連接板為圓形板，該圓形板的中心帶有陽極通孔，該圓形板上與每個肋條對應的位置均設置有肋條通孔，所述的外殼后端的肋條分別穿過所述底部螺栓連接板上的肋條通孔，并且底部螺栓連接板與底部導磁板緊密接觸，所述的底部螺栓連接板通過螺栓與頂部螺栓連接板固定連接，用于夾固多組永磁鐵模塊，所述的定位環位于多組永磁鐵模塊與外殼之間，且其內壁與永磁鐵模塊外壁緊密接觸，其外壁與殼體的內壁緊密接觸；每相鄰的兩組永磁鐵模塊之間夾固有環形導磁環，每個環形導磁環和外殼之間均設置有配合鋁環，且所述配合鋁環的外壁與殼體的內壁緊密接觸，所述配合鋁環的內壁與環形導磁環的外壁緊密接觸；所述的多組永磁鐵模塊的內壁、多個環形導磁環的內壁和底部導磁板形成圓桶形腔體；

所述的配合陶瓷套筒由底部配合陶瓷和頂部配合陶瓷組成，所述的頂部配合陶瓷為一端帶有凸臺外沿的圓筒結構，底部配合陶瓷為底部帶有通孔的圓桶形結構，所述底部配合陶瓷開口側嵌入在頂部配合陶瓷內，二者滑動配合，所述的頂部配合陶瓷的軸向長度為Y，底部配合陶瓷的軸向長度為Z，且Y與Z的和小于X；

所述的配合陶瓷套筒嵌入在圓桶形腔體內，且底部配合陶瓷的底部與底部導磁板固定連接，頂部配合陶瓷的凸臺外沿與圓桶形腔體開口側的外殼固定連接，且頂部配合陶瓷的凸臺外沿和外殼前端底部的圓形入口之間夾固有T型導磁環；所述頂部配合陶瓷的外側壁與圓桶形腔體的內側壁之間留有均勻間隙，

所述的陽極通氣器的陽極固定在底部配合陶瓷內的底部，且所述的陽極通氣器的引出端依次穿過底部配合陶瓷底部的通孔、底部導磁板和底部螺栓連接板的陽極通孔引出到圓桶形腔體外側，所述陽極通氣器的引出端與底部螺栓連接板的陽極通孔之間設置有墊片。