[發(fā)明專利]一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610972893.5
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106401795B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高俊;李永;湯章陽;劉國西;陳濤;毛威;扈延林;汪旭東;鄒達(dá)人;李宗良;周成;于洋;王戈
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F02K9/80
• 分類號: F02K9/80
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 楊春穎

1.一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于包括：HEMPT推力器、電推進(jìn)控制單元、比例流量貯供單元、數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元；

電推進(jìn)控制單元，接收星上控制指令，在星上控制指令控制下，電推進(jìn)控制單元產(chǎn)生兩組驅(qū)動控制信號，分別為驅(qū)動控制信號1和驅(qū)動控制信號2，驅(qū)動控制信號1送至比例流量貯供單元，驅(qū)動控制信號2送至數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元；同時，電推進(jìn)控制單元采集比例流量貯供單元反饋的遙測信號1和數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元反饋的遙測信號2，并將遙測信號1和遙測信號2形成遙測包送至外部星上計(jì)算機(jī)；電推進(jìn)控制單元由外部星上一次電源供電；

數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元，能夠?qū)⑿巧弦淮坞娫崔D(zhuǎn)換為HEMPT推力器工作所需要的二次功率電源送給HEMPT推力器；

比例流量貯供單元，能夠存儲推進(jìn)劑，并對推進(jìn)劑供給進(jìn)行管理；

驅(qū)動控制信號1和驅(qū)動控制信號2分別控制比例流量貯供單元和數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元為HEMPT推力器提供點(diǎn)火工作所需的推進(jìn)劑流率和功率，實(shí)現(xiàn)HEMPT推力器的正常點(diǎn)火；

比例流量貯供單元將HEMPT推力器工作時的推進(jìn)劑流率形成遙測信號1反饋給電推進(jìn)控制單元；

數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元將HEMPT推力器工作時的功率形成遙測信號2反饋給電推進(jìn)控制單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：驅(qū)動控制信號1控制比例流量貯供單元為HEMPT推力器提供所需的推進(jìn)劑方法如下：

比例流量貯供單元，能夠存儲和管理推進(jìn)劑，比例流量貯供單元包括比例閥；在電推進(jìn)控制單元送來的驅(qū)動控制信號1的驅(qū)動控制下為HEMPT推力器正常工作提供額定陽極和陰極流率的推進(jìn)劑，陰極流率供給保持恒定，而陽極流率供給則采用比例閥控制，能夠?qū)崿F(xiàn)陽極流率供給連續(xù)調(diào)節(jié)，以滿足推力粗調(diào)的需求。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：驅(qū)動控制信號2控制數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元為HEMPT提供所需的功率方法如下：

數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元，將星上一次電源轉(zhuǎn)換為HEMPT推力器工作所需要的二次功率電源，包括陰極加熱電源、點(diǎn)火電源和陽極電源，為HEMPT推力器工作提供點(diǎn)火脈沖以及電離和加速電場；同時，數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元，在電推進(jìn)控制單元送來的驅(qū)動控制信號2的驅(qū)動控制下，實(shí)現(xiàn)各二次功率電源的啟停和功率調(diào)節(jié)，陰極加熱電源為恒流源、點(diǎn)火電源為脈沖電源，陽極電源為數(shù)字化控制電壓源，能夠?qū)崿F(xiàn)陽極電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，以滿足推力精調(diào)的需求。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：所述HEMPT推力器包括陰極和會切磁場加速器，陰極用來產(chǎn)生電子，一部分電子進(jìn)入會切磁場加速器，會切磁場加速器的通道的多級尖端會切磁場將進(jìn)入會切磁場加速器的電子束縛在HEMPT推力器軸向區(qū)域，與比例流量貯供單元送來的推進(jìn)劑碰撞產(chǎn)生電離，形成的離子在數(shù)字化調(diào)節(jié)電源單元送過來的陽極電源作用下加速噴出產(chǎn)生推力，離子噴出后與一部分陰極電子中和形成中性的等離子體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：HEMPT推力器產(chǎn)生的推力能夠連續(xù)調(diào)節(jié)是通過改變推力器的推進(jìn)劑陽極流率和陽極電壓來實(shí)現(xiàn)的。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于HEMPT推力器的mN級推力連續(xù)可調(diào)電推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：HEMPT推力器陽極電壓范圍：100V～500V，陽極流率范圍：3sccm～20sccm，其輸出推力為：

在陽極流率維持不變的情況下，推力與陽極電壓V_a成近似線性關(guān)系，其比例系數(shù)為k₂，在陽極電壓V_a維持不變的情況下，推力與陽極流率成近似線性關(guān)系，其比例系數(shù)為k₁，其中k₁、k₂、k₃為常數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定獲得。