[發明專利]一種基于周期結構的電磁推力器腔體

有效

• 申請號: 201610151427.0
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105781921B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 陳粵;彭維峰;白光明;蔡亞星;劉洋;尹家聰;張軔
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: F03H99/00
• 分類號: F03H99/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明一種基于周期結構的電磁推力器腔體，首次將該技術應用于電磁推力器領域。本發明通過在常規諧振腔內局部安裝由導電金屬，或非金屬材料表面鍍有導電層，構成的微波周期結構，使得電磁波在諧振腔內產生不均衡分布，在特定方向產生定向輻射壓，進而產生推力，可以有效降低航天器推進系統重量，延長航天器使用壽命，并能夠在此基礎上產生新概念航天器。

技術領域

本發明涉及一種基于周期結構的電磁推力器腔體，屬于推力器設計領域。

背景技術

電磁推力器是近年來出現的一種新概念推進技術。該技術利用微波在特定結構諧振腔內的不均勻分布產生推力。

電磁推力器具有如下特點：

1)無須攜帶燃料，可極大提高搭載有效載荷能力

電磁推力器僅使用電能產生推力，無須攜帶燃料，可極大減輕航天器重量用于有效載荷。

2)不需要噴出工質氣體，無化學燃料的污染和安全問題

電磁推力器的推力來自微波的動量，不需要噴出工質氣體，不使用、貯存化學燃料，因此具有較好的環保性能和安全性能；

3)推力器壽命不再受燃料的約束

電磁推力器只使用電能，且只需電能即可產生推力，使推力器的使用不再受燃料的制約，從而延長了推力器的使用壽命。

4)體積小，重量輕

電磁推力器具有的上述特點，使其成為一種革命性的新技術，可以大幅度提高航天器的性能，并可能基于此技術產生新概念航天器。

諧振腔是電磁推力器的關鍵部件。在外加微波源激勵的條件下，特定形狀、特定內部結構的諧振腔內，可以產生空間分布不均勻的電磁場，產生推力。因此，諧振腔的腔型、結構設計，是電磁推力器的關鍵技術。目前該領域使用的腔體，一般設計為圓臺或角錐形狀，現有設計單位功率產生的推力較小(即效率較低)。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于周期結構的電磁推力器腔體，第一次將該類諧振腔應用在電磁推力器領域，解決了目前該類推力器單位功率推力較低的問題。

本發明的技術方案是：一種基于周期結構的電磁推力器腔體，包括諧振腔和安裝在諧振腔內部的周期結構；所述周期結構與諧振腔固定在一起，使諧振腔內的電磁場集中分布在周期結構附近空間，形成不均衡的電磁場分布，進而產生不均衡的電磁力；所述周期結構為具有相同或相似幾何形狀的結構單元，在諧振腔體內部連續排布。

所述的諧振腔為矩形，結構單元為矩形板狀結構；每個結構單元之間的間隔小于該結構單元的寬度。

所述的諧振腔為矩形，結構單元為帶有缺口的矩形板狀結構；每個結構單元之間的間隔小于該結構單元的寬度；結構單元與諧振腔側壁接觸的兩側對稱開有缺口。

所述的諧振腔為圓柱形，結構單元為環狀結構，每個環狀結構之間的間隔小于環狀結構的高度。

本發明與現有技術相比的優點在于：

1)本專利通過引入周期結構設計，可以有效將電磁場局域在周期結構附近，理論上可以更大程度提高電磁場的不均衡分布程度，因此單位功率產生的推力高于現有腔體的設計；

2)使腔體的形狀更加靈活，腔體可以為矩形或環形，便于工程使用和安裝，而現有設計只能為圓臺或角錐形狀；

附圖說明

圖1為基于有缺口板狀周期結構的矩形諧振腔正視圖；

圖2為基于有缺口板狀周期結構的矩形諧振腔側視圖；

圖3為基于有缺口板狀周期結構的矩形諧振腔電場分布示意圖；