[發明專利]一種基于磁場的離子風推力裝置

在審

• 申請號: 202010558332.7
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111706479A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 魏立秋;唐井峰;周德勝;周立偉;于達仁
• 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: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明涉及一種基于磁場的離子風推力裝置，涉及臨近空間電推進領域。該離子風推力裝置包括離子風推力器和磁場發生子裝置；磁場發生子裝置與離子風推力器的集電極垂直設置，且磁場發生子裝置產生的磁場覆蓋離子風推力器；離子風推力器產生的電場將中性氣體分子電離成第一帶電粒子，第一帶電粒子在電場的作用下加速運動，并在運動過程中與中性氣體分子碰撞產生第二帶電粒子，第一帶電粒子和第二帶電粒子定向加速運動形成離子風；磁場發生子裝置產生的磁場使第一帶電粒子在洛倫茲力的作用下運動路徑發生偏轉，增加了第一帶電粒子與中性氣體分子的碰撞次數，增強了第一帶電粒子與中性氣體分子的能量傳遞過程，提高了離子風推力器的能量轉換效率。

技術領域

本發明涉及臨近空間電推進領域，特別是涉及一種基于磁場的離子風推力裝置。

背景技術

離子風推力器具有結構簡單、可靠性高和無需自攜帶推進劑等特點，在臨近空間電推進領域具有廣泛的應用價值。離子風推力器工作包含粒子的電離過程及加速過程。傳統的離子風推力器是一種基于電暈放電的離子風效應，帶電粒子在外加電場的作用下加速并與中性粒子碰撞發生能量交換，引起宏觀的離子風運動。然而，傳統離子風推力器受限于電暈放電原理，放電空間中帶電粒子運動路徑較短，與中性氣體分子碰撞時間較短，能量交換不夠充分，導致能量轉換效率低。因此現有離子風推力器存在能量轉換效率低的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于磁場的離子風推力裝置，以解決離子風推力器能量轉換效率低的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于磁場的離子風推力裝置，包括：離子風推力器和磁場發生子裝置；

所述磁場發生子裝置與所述離子風推力器的集電極垂直設置，且所述磁場發生子裝置產生的磁場覆蓋所述離子風推力器；

所述離子風推力器用于產生電場，所述電場將所述電場所在區域的中性氣體分子電離成第一帶電粒子，所述第一帶電粒子在所述電場的作用下加速運動，所述第一帶電粒子在運動過程中與所述電場所在區域的中性氣體分子發生碰撞，使中性氣體分子變為第二帶電粒子，所述第一帶電粒子和所述第二帶電粒子定向加速運動，形成離子風；

所述磁場發生子裝置用于產生磁場，使所述第一帶電粒子在洛倫茲力的作用下運動路徑發生偏轉，增加所述第一帶電粒子與所述電場所在區域的中性氣體分子的碰撞次數。

可選的，所述離子風推力器，具體包括：電離子裝置和電離電源；

所述電離子裝置的正極與所述電離電源連接；所述電離子裝置的負極接地；

所述電離子裝置用于通電產生電場，所述電場將所述電場所在區域的中性氣體分子電離成第一帶電粒子，所述第一帶電粒子在所述電場的作用下加速運動，所述第一帶電粒子在運動過程中與所述電場所在區域的中性氣體分子發生碰撞，使中性氣體分子變為第二帶電粒子，所述第一帶電粒子和所述第二帶電粒子定向加速運動，形成離子風。

可選的，所述電離子裝置包括電離電極和集電極；

所述電離電極與所述集電極對應設置，且所述電離電極與所述集電極之間的間距為第一預設間距；

所述電離電極與所述電離電源連接；

所述集電極接地。

可選的，所述磁場發生子裝置，具體包括：第一電磁鐵、第二電磁鐵和電磁鐵供電電源；

所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵分別位于所述電離子裝置的兩側；

所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵均與所述電磁鐵供電電源連接。

可選的，所述第一電磁鐵位于所述集電極的一端，且與所述集電極垂直；

所述第二電磁鐵位于所述集電極的另一端，且與所述集電極垂直。