[發(fā)明專利]一種霍爾推力器點火裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810034909.7
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108561283B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 魏立秋;丁永杰;于達仁;成渭民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開了一種霍爾推力器點火裝置及方法。該裝置中放電單元高壓側與濾波單元的第一輸入端連接，低壓側與濾波單元的第二輸入端連接；濾波單元的第一輸出端與充電電阻的一端、二極管的負極和霍爾推力器的陽極相連，濾波單元的第二輸出端與充電電容的一端和霍爾推力器的陰極相連；充電電阻的另一端、充電電容的另一端、限流電阻的一端和二極管的正極連接在一起；限流電阻R3的另一端與點火開關的一端串聯(lián)，點火開關的另一端與霍爾推力器的陰極觸持極相連；加熱單元的低壓側與放電單元的低壓側相連，加熱單元的高壓側與霍爾推力器的陰極相連。本發(fā)明能夠簡化點火電源技術設計復雜度，縮小電源占用空間裝置的有效載荷質量和體積，提升點火的可靠性。

技術領域

本發(fā)明涉及霍爾效應電推力器技術領域，特別是涉及一種霍爾推力器點火裝置及方法。

背景技術

霍爾推力器因其具有簡單的結構、適當?shù)谋葲_和較高的效率被廣泛應用于衛(wèi)星位置保持、軌道變換等空間推進任務。點火啟動過程作為推力器在軌運行的第一步，也是最關鍵的一步。圖1為背景技術中霍爾推力器點火裝置結構示意圖，如圖1所示，傳統(tǒng)的霍爾推力器一般經過下面幾個過程完成點火并實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定放電：首先，陰極供給一定量氙氣，閉合加熱電源開關S3對陰極加熱器通入電流加熱陰極發(fā)射體，直到發(fā)射體溫度基本達到發(fā)射溫度。在陰極加熱過程中，閉合放電電源S1給濾波單元中的電容C1充電。隨后，電容C1放電施加電能給陽極，使其與陰極形成放電電壓，通過供氣裝置給陽極供氣，并把勵磁電流調至所需磁場強度對應值。閉合點火電源開關S4通過充電電阻R2對充電電容C2充電，然后閉合點火開關S2使得充電電容C2向陰極觸持極施加電壓，在陰極觸持極和陰極負極之間建立電場，引出電子。陰極發(fā)射的部分電子通過等離子橋進入通道內，受到徑向磁場的作用做周向霍爾漂移運動，同時，通過電勢降的加速作用升溫，當其能量達到工質原子電離能后，與原子碰撞實現(xiàn)電離，導致離子密度增加，電離產生的電子會進一步促進電離的發(fā)展，形成工質電離雪崩效應。此時，通道內氙原子瞬間被擊穿，推力器點火成功。

現(xiàn)有的點火方式中當閉合放電電源開關S1后，向濾波模塊中電容C1充電，但是無法直接在陰極觸持極和陰極負極之間形成一個電場，引出電子，需要單獨通過一個附加的高壓點火電源和一個可控的點火開關給陰極的觸持極加入高壓，實現(xiàn)對霍爾推力器的點火啟動，但是其存在著高壓電源技術復雜，電源占用空間裝置的有效載荷質量和體積多的限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單，額外質量和體積較小的霍爾推力器點火裝置及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種霍爾推力器點火裝置，包括：

放電單元、濾波單元、點火回路單元、霍爾推力器和加熱單元；所述點火回路單元包括充電電阻R2、充電電容C2、限流電阻R3、點火開關S2和二極管D；

所述放電單元高壓側與所述濾波單元的第一輸入端連接，所述放電單元的低壓側與所述濾波單元的第二輸入端連接；所述濾波單元的第一輸出端與所述充電電阻R2的一端、所述二極管D的負極和所述霍爾推力器的陽極相連，所述濾波單元的第二輸出端與所述充電電容C2的一端和所述霍爾推力器的陰極相連；所述充電電阻R2的另一端、所述充電電容C2的另一端、所述限流電阻R3的一端和所述二極管D的正極連接在一起；所述限流電阻R3的另一端與所述點火開關S2的一端串聯(lián)，所述點火開關S2的另一端與所述霍爾推力器的陰極觸持極相連；所述加熱單元的低壓側與所述放電單元的低壓側相連，所述加熱單元的高壓側與所述霍爾推力器的陰極相連。

可選的，所述放電單元包括放電電源和放電電源開關S1，放電電源與放電電源開關S1相連。

可選的，所述濾波單元包括電感L1、電阻R1和電容C1，所述電感L1與所述電阻R1并聯(lián)后形成的兩端中的一端與所述放電單元高壓側相連，另一端與所述電容C1的一端相連，所述電容C1的另一端與所述放電單元低壓側相連。