[發明專利]超低軌可變推力吸氣式磁等離子體推力器

在審

• 申請號: 201910571524.9
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110159501A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 歐陽;吳建軍;張宇;程玉強;吳必琦;杜忻洳;李健;譚勝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提供一種超低軌可變推力吸氣式磁等離子體推力器，包括吸氣道，設有進氣口與出氣口，用于對稀薄空氣進行壓縮并將其吸入推力器；放電腔，與出氣口連通，由陰極體、陽極體與電源組成，所述陰極體、陽極體均與電源電性相連，用于將壓縮后的稀薄空氣電離成等離子體并在電場的作用下將等離子體加速噴出，所述放電腔內設有磁場以進一步提升等離子體加速噴出的效果；限流閥，位于吸氣道與放電腔之間，所述限流閥的進氣端與出氣口連通，所述限流閥的出氣端與放電腔連通，用于控制進入放電腔的壓縮空氣團的質量流量。實現了推力器對環境中稀薄空氣的捕獲、存儲、控制、電離和加速等過程，從而穩定產生推力。本發明應用于航天技術與等離子體領域。

技術領域

本發明涉及航天技術與等離子體領域，尤其涉及一種超低軌可變推力吸氣式磁等離子體推力器。

背景技術

隨著空間軌道的衛星數量日漸飽和，超低軌道成為了衛星拓展運行范圍、提升任務能力的新選擇。相對于其他軌道而言，衛星在超低軌道上運行，能夠顯著降低衛星的發射成本，提升其導航定位精度與響應速度，在天氣預測、兩極冰覆蓋監控、火災監控、農業監控、電子通信、定位導航、遙感等領域都有著廣闊的應用前景。然而，超低軌道空間環境的特殊性和復雜性使得衛星持久駐留將面臨壽命短、推進劑補給困難且在軌維護成本高等問題，嚴重制約了空間超低軌道衛星的發展。

追求性能穩定、壽命長、重量輕且成本低的推進系統是當前航空航天領域的前沿研究重點。盡可能利用空間環境中存在的物質為基礎發展新的推進方案，能夠有效減少衛星相關成本，增大壽命，為超低軌道衛星的軌道控制提供了新的方案。但是相關研究尚少，且無法實現推力精確可變，不能滿足超低軌衛星的多項飛行任務動力需求。

發明內容

針對現有技術中，本發明的目的是提供一種超低軌可變推力吸氣式磁等離子體推力器。

其采用的技術方案是：

超低軌可變推力吸氣式磁等離子體推力器，包括：

吸氣道，位于推力器的首端，設有進氣口與出氣口，用于對稀薄空氣進行壓縮并將其吸入推力器；

放電腔，位于推力器的尾端并與出氣口連通，由陰極體、陽極體與電源組成，所述陰極體、陽極體均與電源電性相連，用于將壓縮后的稀薄空氣電離成等離子體并在電場的作用下將等離子體加速噴出，所述放電腔內設有加速磁場以進一步提升等離子體加速噴出的效果；

限流閥，位于吸氣道與放電腔之間，所述限流閥的進氣端與出氣口連通，所述限流閥的出氣端與放電腔連通，用于控制進入放電腔的壓縮空氣團的質量流量。

進一步優選的，還包括分流器，所述分流器位于限流閥與放電腔之間；

所述陰極體與陽極體均為空心柱狀結構，所述陰極體位于陽極體的空腔內，所述陰極體外壁與陽極體內壁之間圍成環形腔，所述放電腔由環形腔以及陽極體中剩余的空腔組成，所述陽極體的外壁上環繞有磁線圈，所述加速磁場由磁線圈生成；

所述分流器的一端設有分流進口，所述分流器的另一端設有第一分流出口以及環繞在第一分流出口周圍的第二分流出口，所述第一分流出口、第二分流出口均通過分流器內的分流結構與分流進口連通；

所述分流進口與限流閥的出氣端連通，所述第一分流出口與陰極體的空腔連通，所述第二分流出口與環形腔連通。

進一步優選的，所述電源包括：

點火電路，與陰極體、陽極體電性相連以用于對放電腔內的進行點火操作；

主放電電路，與陰極體、陽極體電性相連以用于向放電腔提供電場。

進一步優選的，所述點火電路包括：

第一充電電源，用于為第一電容充電；