[發明專利]霍爾推進器改進裝置

有效

• 申請號: 201410200897.2
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103953517A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王春生;李熙
• 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

本發明屬于霍爾推力器領域。

背景技術

霍爾推力器是利用電磁場作用來實現工質電離與離子加速的等離子體射流源。它是一種為航天器在軌運行提供微小推力的動力裝置，具有高效率、高比沖以及高可靠性等優點,廣泛地應用于航天器軌道的提升、位置保持、姿態控制等推進任務。近年來，隨著大型衛星平臺建設、微小衛星組網、深空探測等航天技術的不斷發展，相應地對霍爾推力器的性能也提出了更高的要求，推動了其技術發展。霍爾推力器依靠磁場抑制電子軸向輸運以建立強電場，從而實現等離子體束流加速，因而磁場是影響推力器放電特性及性能水平的關鍵因素之一，也是推力器性能優化的重要設計自由度。現有霍爾推進器軸向截面的結構，具體參見圖1，現有霍爾推進器的粒子出射方向，具體參見圖4。

理想的霍爾推進器應該具有以下幾個特點：

1、由于等離子體中，物質以電子和離子的形式存在，因此作用環境需一定程度上真空，即裝置內部的氣壓應足夠低；

2、理論上進入電磁場的電子要盡量少(但不能沒有，否則就無法與中性氣體發生碰撞)，只有這樣，才能減少對放電電源電能的消耗。

3、要將電磁場的寬度限定在一定的范圍內，便于設計和實際應用。

4、盡量使粒子的出射速度與飛行器的運動方向正好相反，這樣可以進一步提高霍爾推力器的比沖。

理想的霍爾推進器霍爾推力器的粒子出射方向，具體參見圖5。

我們都知道，只有當粒子的出射速度與航天器的運動方向相反時，才能提供最大的推力。當粒子速度與航天器呈一定角度是，其所能提供的推力就會打折扣，那么，為了對霍爾推力器的粒子出射角進行控制，采用磁通密度連續可調的均勻徑向磁場產生裝置，對現有霍爾推力器進行改進刻不容緩。

發明內容

本發明是為了解決現有霍爾推力器對其產生等離子體的出射速度方向(羽流發散角)無法調節的問題，本發明提供了一種霍爾推進器改進裝置。

霍爾推進器改進裝置，它包括套筒、1號放電電源和1號陰極，所述的1號放電電源的正極通過導磁體與套筒連接，1號陰極位于套筒的出口處；

它還包括磁場聚焦線圈、磁場發散線圈、2號陰極和2號放電電源，

所述的套筒沿軸向方向分為兩段，分別為第一段和第二段，且第一段和第二段之間設置有環形絕緣體，所述的環形絕緣體的側壁上設有通孔，2號陰極嵌入在該通孔內，2號放電電源串聯在1號陰極與1號放電電源的負極之間，且2號陰極與1號放電電源的負極連接，

所述的磁場聚焦線圈纏繞在第一段套筒的外側壁上，磁場發散線圈纏繞在第二段套筒的外側壁上。

本發明中，套筒的第一段和第二段電磁場區域內的電場分別可通過2號放電電源和1號放電電源來調節。本發明中有兩個陰極，可以分別控制電子電流，提高效率；電磁場分為了兩個區域，通過絕緣體將其連接在一起，并且可以獨立控制，以更好地實現粒子的聚焦和發散；1號放電電源控制電離，實現高電離率；2號放電電源用以實現比沖大范圍變化；電離和加速分別控制，可適用于更廣泛的工質。

本發明的優點是結構簡單，通過采用磁通密度連續可調的均勻徑向磁場產生裝置磁場聚焦線圈和磁場發散線圈來調節等離子體的出射速度方向，粒子的出射速度方向是大致沿一個方向的，同時能在現有的霍爾推進器基礎上，進一步提高霍爾推進器的效率，且磁場變化情況可根據具體的裝置進行進一步調節，同時還可以節省原料，減輕飛行器攜帶氣體原料的壓力。不僅如此，通過改進，我們還可以提高推力器的穩定器，因為在改進后，粒子的出射速度方向是大致沿一個方向的。

附圖說明

圖1為現有霍爾推進器軸向截面的結構示意圖；E表示電場，B表示磁場；

圖2為本發明所述的霍爾推進器改進裝置的軸向截面的結構示意圖，附圖標記1表示內勵磁線圈；附圖標記A表示離子，附圖標記C表示電子；

圖3為電子在本發明所述的霍爾推進器改進裝置產生的磁場中的運動軌跡示意圖；

圖4為現有霍爾推進器的粒子出射方向示意圖；

圖5為理想霍爾推力器的粒子出射方向示意圖；

圖6為離子在本發明所述的霍爾推進器改進裝置所產生的磁場中的運動軌跡示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：參見圖2說明本實施方式，本實施方式所述的霍爾推進器改進裝置，它包括套筒6、1號放電電源3和1號陰極4-1，所述的1號放電電源3的正極通過導磁體與套筒6連接，1號陰極4-1位于套筒6的出口處；