[發明專利]一種霍爾推力器用中空陽極結構

有效

• 申請號: 201910872204.7
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110735775B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 扈延林;毛威;胡大為;沈巖;周怡秋;楊健;吳楠;秦宇;吳朋安;山世華;李勝軍;臧娟偉;吳耀武;李棟;周旭冉
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00;H01R4/72
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發明涉及一種霍爾推力器用中空陽極結構，涉及航天器用霍爾推進技術領域；包括引線螺柱、n個固定螺柱和中空陽極環；其中，中空陽極環為雙環結構；引線螺柱軸向和n個固定螺柱的軸向均與中空陽極環軸向平行設置；引線螺柱軸向和n個固定螺柱沿周向均勻固定安裝在中空陽極環軸向一端的邊緣處；中空陽極環包括小徑環、大徑環和m個連接肋；其中，小徑環和大徑環同軸放置；m個連接肋沿軸向均勻設置在小徑環和大徑環之間，實現將小徑環和大徑環固定連接；本發明解耦了分配器和陽極組件，增加了推力器的設計自由度，適用于具有緩沖腔結構的霍爾推力器。

技術領域

本發明屬于霍爾推進技術領域，涉及一種霍爾推力器用中空陽極結構。

背景技術

霍爾推進技術是目前航天器用電推進的主流技術方向，霍爾推力器主要包括空心陰極、放電室、磁極、磁線圈、陽極/氣體分配器、推進劑輸送管路和支撐結構；采用霍爾推進技術可以增加航天器有效載荷，降低發射成本，延長使用壽命，是未來提高商業衛星效率，增加競爭力的有效手段。霍爾推力器由空心陰極、放電室、磁極(由前后磁極板，內外磁芯，內外磁屏等組成)、內磁線圈、外磁線圈、陽極/氣體分配器、推進劑輸送管路及支撐結構等組成。其工作原理為：陰極發射的部分電子進入放電室，在正交的徑向磁場與軸向電場的共同作用下向陽極漂移，在漂移過程中與從陽極/氣體分配器出來的中性推進劑原子碰撞，使得工質原子電離。由于存在強的徑向磁場，在軸向電場的作用下沿軸向高速噴出，從而產生推力。與此同時，陰極發射出的另一部分電子與軸向噴出的離子中和，保持了推力器羽流的宏觀電中性。

目前以SPT100為代表的第一代霍爾推力器在型號上實現了廣泛應用，在第一代霍爾推力器的基礎上，俄羅斯提出了第二代霍爾推力器，其結構上的一個典型特點是增加了增強氣體均化作用的緩沖腔，該部分腔體的直徑要大于離子加速通道。

霍爾推力器的陽極為推力器施加正電位的零件，主要目的是與空心陰極之間形成電離和加速所需的電場條件。現有技術中，分配器和陽極通常采用一體化設計方法，這種結構是與第一代的直筒形霍爾推力器相適應，在第二代霍爾推力器的結構中。由于分配器需要位于緩沖腔內，陽極需要位于零磁場區。但是零磁場區常位于放電通道內，因此對于第二代霍爾推力器而言，進行一體化的設計的約束條件增加，導致在設計的應用中遇到很多結構設計上的困難。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種霍爾推力器用中空陽極結構，解耦了分配器和陽極組件，增加了推力器的設計自由度。

本發明解決技術的方案是：

一種霍爾推力器用中空陽極結構，包括引線螺柱、n個固定螺柱和中空陽極環；其中，中空陽極環為雙環結構；引線螺柱軸向和n個固定螺柱的軸向均與中空陽極環軸向平行設置；引線螺柱軸向和n個固定螺柱沿周向均勻固定安裝在中空陽極環軸向一端的邊緣處；n為正整數。

在上述的一種霍爾推力器用中空陽極結構，所述中空陽極環包括小徑環、大徑環和m個連接肋；其中，小徑環和大徑環同軸放置；m個連接肋沿軸向均勻設置在小徑環和大徑環之間，實現將小徑環和大徑環固定連接；m為正整數。

在上述的一種霍爾推力器用中空陽極結構，所述小徑環為筒狀環狀結構；小徑環的外徑小于5mm；小徑環徑向的側壁厚度大于1mm；小徑環的軸向長度大于5mm。

在上述的一種霍爾推力器用中空陽極結構，所述大徑環為板狀環形結構；大徑環內徑為100-110mm；外徑為120-130mm；大徑環軸向厚度為1-2mm。

在上述的一種霍爾推力器用中空陽極結構，所述小徑環與大徑環之間的軸向距離為10-30mm；n大于等于3；4≤m≤8。

在上述的一種霍爾推力器用中空陽極結構，所述連接肋為L型板狀結構；連接肋包括豎直段和變斜段；豎直段與變斜段在端出垂直固定連接；豎直段的軸向外端與大徑環的內壁固定連接；變斜段的軸向外端與小徑環軸向端面固定連接。