[發明專利]一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構

在審

• 申請號: 201810217200.0
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108457827A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 于達仁;寧中喜;夏國俊;李鴻;朱悉銘;劉星宇
• 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: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構，屬于霍爾推力器領域。它解決現有高比沖氪工質霍爾推力器電離特性差的問題。包括頂部導流板、中部導流板、氣體分配器底座、安裝支柱、導氣管、放電通道和陽極；所述的頂部導流板、中部導流板和氣體分配器底座，由上自下平行設置，采用激光焊接方式固接組成一級緩沖腔和二級緩沖腔；一級緩沖腔與二級緩沖腔同軸設于放電通道內，所述的頂部導流板通過傾斜孔洞對中性氣體進行導流，使其在放電通道內旋轉；所述陽極設置在靠近頂部導流板的放電通道內部；導氣管和安裝支柱焊接于氣體分配器底部的兩側。本發明有效提高工質利用率，尤其對氪氣工質電離性能提升效果突出。

技術領域

本發明涉及一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構，屬于霍爾推力器領域。

背景技術

霍爾推力器作為一種已經成熟在軌應用的電推進裝置，其推力性能和在軌應用的可靠性是目前受廣泛關注的核心問題。霍爾推力器放電通道內部的工質電離是其工作中最重要的一個過程，電子與中性原子發生碰撞，最終產生離子，離子又在熱化電勢產生的電場中加速運動噴出放電通道，最終產生推力。

隨著航天技術發展，航天器可以提供的功率不斷增大，其它相配套的技術也在不斷革新，新的航天任務越來越要求電推進系統具有更高的工作壽命和高效率。這些發展趨勢推動者對現有設計進行改進優化以提高比沖，實現高比沖工作。這樣可以有效減小推進劑攜帶質量，提高航天器負載。而選用氪氣工質是實現霍爾推力器高比沖的重要手段之一。但是氪氣具有原子半徑小，電離能較大，原子運動速度快等特點，造成其電離性能差。

發明內容

本發明為了解決現有高比沖氪工質霍爾推力器電離特性差的問題，提出了一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構，所采取的技術方案如下：

一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構，包括頂部導流板、中部導流板、氣體分配器底座、安裝支柱、導氣管、放電通道和陽極；

所述的頂部導流板、中部導流板和氣體分配器底座，由上自下平行設置，采用激光焊接方式固接組成一級緩沖腔和二級緩沖腔；一級緩沖腔與二級緩沖腔同軸設于放電通道內，所述的頂部導流板通過傾斜孔洞對中性氣體進行導流，使其在放電通道內旋轉；所述陽極設置在靠近頂部導流板的放電通道內部；導氣管和安裝支柱焊接于氣體分配器底部的兩側。

進一步限定，頂部導流板上的導流孔在其頂部環面設多圈導流孔。

進一步限定，氣體分配器材料選用無磁不銹鋼或金屬鉬。

進一步限定，所述頂部導流板上部的厚度為4mm。

進一步限定，所述頂部導流板的環面中間位置設有均勻排布30個導流孔，導流孔的直徑為0.5mm，軸向的傾斜角度α為10°。

進一步限定，所述一級緩沖腔的軸向高度為10mm。

本發明的有益效果：本發明所述的一種磁聚焦霍爾推力器的旋流出氣結構，提出了一種周向旋流出氣方式的氣體分配器結構，有效提高工質利用率，尤其對氪氣工質電離性能提升效果突出；增加導流頂板厚度，降低第一級緩沖腔軸向高度，保證原有軸向出氣位置不變，保證陽極頂部與氣體分配器頂部相對位置不變；將傾斜角α調整至合適角度，使用大角度旋流出氣孔，將原有的中性氣體軸向直流動量大部分轉化為周向旋流動量，減小了軸向運動速度，極大地提升了中性氣體在放電通道內的停留時間；旋流出氣方式將噴注入放電通道的中性氣體旋轉起來，增大中性氣體在放電通道內，尤其在電離區位置的運動路程，提高與電子碰撞幾率。

附圖說明

圖1是本發明所述霍爾推力器氣體分配器結構示意圖；

圖2是本發明所述霍爾推力器軸向旋流出氣的氣體分配器導流頂板結構示意圖；

圖3是本發明所述霍爾推力器氣體分配器在放電通道內安裝示意圖；

具體實施方式