[發(fā)明專利]一種大高徑比霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)

有效

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• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN111219304B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁永杰;李鴻;魏立秋;于達(dá)仁
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種大高徑比霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)，屬于霍爾推力器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決現(xiàn)有采用大高徑比設(shè)計霍爾推力器通道中徑處的軸向磁場梯度低，推力器性能低的問題。本發(fā)明包括內(nèi)磁屏、外磁屏和支撐件，內(nèi)磁屏、外磁屏的圓心與支撐件的圓心重合，并且內(nèi)磁屏、外磁屏和支撐件之間通過勾腳和扣槽的相互扣合固定構(gòu)成內(nèi)外嵌套的圓筒形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在霍爾推力器采用大高徑比設(shè)計的過程中，將內(nèi)磁屏和外磁屏不用同一底面連接，不僅具有采用大高徑比設(shè)計霍爾推力器的提高推力器推重比、減弱壁面侵蝕等優(yōu)點，使得航天飛行器的有效載荷、使用壽命和機(jī)動靈活性有所提高，同時也提高了采用大高徑比設(shè)計霍爾推力器通道中徑處的軸向磁場梯度，提高了推力器的工作性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)，具體涉及一種大高徑比霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)，屬于霍爾推力器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

霍爾推力器是目前應(yīng)用較為廣泛的電推進(jìn)裝置，與傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)裝置比較，具有效率高，比沖高以及壽命長等優(yōu)點。其工作原理是：霍爾推力器通道內(nèi)存在相互正交的徑向磁場和軸向電場，從陰極發(fā)射到通道內(nèi)的電子受到磁場和電場的作用下向陽極漂移，與從氣體分配器噴出的工質(zhì)氣體發(fā)生碰撞電離，電離出的電子由于質(zhì)量小，被徑向磁場約束在通道內(nèi)，而離子質(zhì)量大，磁場基本對其不起作用，在軸向電場力的作用向通道出口加速噴出，從而產(chǎn)生推力。

隨著航天事業(yè)的不斷發(fā)展，對霍爾推力器的性能提出了更高的要求。為了實現(xiàn)霍爾推力器長壽命可靠運行，提高航天器的有效載荷，需要更大功率級別的霍爾推力器來滿足這一發(fā)展要求。傳統(tǒng)的高功率霍爾推力器雖然實現(xiàn)了通流面積的擴(kuò)大，但是卻出現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)的體積龐大，推重比小等方面的弱點。因此，大高徑比霍爾推力器以減小自身體積和質(zhì)量，增加推重比為設(shè)計目標(biāo)，對于提高航天飛行器的有效載荷和機(jī)動靈活性具有重要的現(xiàn)實意義。

在采用大高徑比設(shè)計后，霍爾推力器雖然在理論上能做到在相同功率條件下具有更大的推重比和提高航天飛行器的有效載荷和機(jī)動靈活性的優(yōu)點，但由于通道寬度的增加，若采用傳統(tǒng)的內(nèi)外瓷屏一體的結(jié)構(gòu)，所得出的軸向磁場梯度較低，通過簡單的磁路仿真調(diào)節(jié)也很難提高磁場梯度。當(dāng)磁場梯度較小時，會引起推力器通道內(nèi)的電離區(qū)拉長，等離子體加速效果較差等不良影響，也會加大磁場約束等離子體的難度，對推力器的性能的提升有著一定的影響。因此，提供一種通過磁屏結(jié)構(gòu)改變的方法來做到霍爾推力器通道中徑處的軸向磁場梯度的提高是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有采用大高徑比設(shè)計霍爾推力器通道中徑處的軸向磁場梯度低，推力器性能低的問題，提供了一種大高徑比霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種大高徑比霍爾推力器的磁屏結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)磁屏1、外磁屏2和支撐件3，內(nèi)磁屏1和外磁屏2通過支撐件3構(gòu)成內(nèi)外嵌套的圓筒形結(jié)構(gòu)；所述的內(nèi)磁屏1為底部設(shè)有環(huán)狀外底板的圓筒形結(jié)構(gòu)，并且在該環(huán)狀外底板上安裝有沿周向均勻分布的4個勾腳；所述的外磁屏2為底部設(shè)有環(huán)狀內(nèi)底板的圓筒形結(jié)構(gòu)，并且在該環(huán)狀內(nèi)底板上安裝有沿周向均勻分布的4個勾腳；所述的支撐件3為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并且在支撐件3的圓環(huán)下表面安裝有支撐環(huán)，在支撐件3的圓環(huán)下表面支撐環(huán)的內(nèi)部和外部分別安裝有4個安裝扣槽5，4個安裝扣槽5沿周向均勻分布；所述的內(nèi)磁屏1、外磁屏2的圓心與支撐件3的圓心重合，并且內(nèi)磁屏1、外磁屏2和支撐件3之間通過勾腳和扣槽5的相互扣合固定構(gòu)成內(nèi)外嵌套的圓筒形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：所述的內(nèi)磁屏1的環(huán)狀外底板和外磁屏2的環(huán)狀內(nèi)底板位于同一高度平面。

優(yōu)選的：所述的內(nèi)磁屏1的環(huán)狀外底板和外磁屏2的環(huán)狀內(nèi)底板之間存在徑向間隙。

優(yōu)選的：所述的內(nèi)磁屏1的環(huán)狀外底板和外磁屏2的環(huán)狀內(nèi)底板之間的徑向間隙寬度為內(nèi)磁屏1的筒壁和外磁屏2的筒壁之間距離的5％-80％。

優(yōu)選的：所述的內(nèi)磁屏1和外磁屏2為高導(dǎo)磁材料制成。

優(yōu)選的：所述的內(nèi)磁屏1和外磁屏2采用電工純鐵DT4C制成。