[發(fā)明專利]一種基于流量計的μN推力器及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010982901.0
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112078831B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡向宇;王欽惠;崔梧玉;李增科;劉澤
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號: B64G1/26
• 分類號: B64G1/26;B64G1/24;B64G1/40
• 代理公司: 北京之于行知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11767
• 代理人: 呂曉蓉

本申請涉及微推力器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于流量計的μN推力器及使用方法，所述基于流量計的μN推力器包括：氣瓶、流量計、緩沖室以及控制器，其中：氣瓶和流量計連接，流量計和緩沖室連接；控制器分別與氣瓶、流量計和緩沖室電連接，分別用于控制氣瓶內(nèi)的壓力，控制流量計進行流量設(shè)定以及控制緩沖室的溫度；緩沖室的端部設(shè)置有噴口，用于噴射氣體。本申請結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠提供精確可調(diào)的微牛級的推力，在調(diào)節(jié)設(shè)定流量的過程中，既不會產(chǎn)生振動，也不會使輸出的流量值產(chǎn)生波動，為氣體流動提供了穩(wěn)定的工作環(huán)境，保證了推力的穩(wěn)定，可以對流量進行高精度連續(xù)調(diào)節(jié)，大幅度延長了推力器的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及微推力器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于流量計的μN推力器及使用方法。

背景技術(shù)

微推力器在微小衛(wèi)星的調(diào)姿與定軌等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。微推力器一般可以提供μN級別的推力，根據(jù)微推進系統(tǒng)工作原理可以分為兩大類：一類是以壓縮氣體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大推力的化學(xué)推力器，一類是以等離子氣體在電磁場中加速運動為動力的電子式推力器，電子式推力器的推力范圍在N級以上。

現(xiàn)有氣體推力器大部分采用的都是冷氣推力器，如SSTL公司所研制的SNAP-1衛(wèi)星首次裝備冷氣推力器，采用丁烷為推進氣體，產(chǎn)生的推力范圍為45mN～120mN,總沖量最大達到22.3Ns。但是采用丁烷為推進氣體，成本較高，并且現(xiàn)有的推力器的大小與內(nèi)部的氣壓密切相關(guān)，調(diào)壓過程中會產(chǎn)生振動，輸出的壓力在中心值區(qū)域不停的波動，不夠穩(wěn)定，產(chǎn)生的推力不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種基于流量計的μN推力器及使用方法，以解決相關(guān)技術(shù)中推力器產(chǎn)生的推力不夠穩(wěn)定，不能精確可調(diào)的問題。

為了實現(xiàn)上述目的本申請?zhí)峁┝艘环N基于流量計的μN推力器，包括：氣瓶、流量計、緩沖室以及控制器，其中：氣瓶和流量計連接，流量計和緩沖室連接；控制器分別與氣瓶、流量計和緩沖室電連接，分別用于控制氣瓶內(nèi)的壓力，控制流量計進行流量設(shè)定以及控制緩沖室的溫度；緩沖室的端部設(shè)置有噴口，用于噴射氣體。

進一步的，氣瓶和流量計之間依次連接有自鎖閥和減壓閥，控制器通過電磁閥驅(qū)動電路與自鎖閥連接。

進一步的，控制器通過壓力控制系統(tǒng)與氣瓶連接。

進一步的，控制器通過溫度控制系統(tǒng)與緩沖室連接。

進一步的，緩沖室的上方設(shè)置有加熱絲，加熱絲通過加熱系統(tǒng)與控制器連接。

進一步的，通過控制器調(diào)節(jié)氣瓶、自鎖閥以及減壓閥，使氣體的壓力為0.3-0.5MPa。

本申請還提供了一種基于流量計的μN推力器的使用方法，包括以下步驟：（1）控制器接收地面設(shè)置指令，對所需推力數(shù)據(jù)進行計算，得出初始設(shè)定的流量值Qset和溫度值Tset；（2）調(diào)節(jié)控制器，根據(jù)初始設(shè)定的流量值Qset設(shè)定流量計的流量，根據(jù)初始設(shè)定的溫度值Tset通過溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩沖室的溫度；（3）接到開機指令后，控制器通過電磁閥驅(qū)動電路打開自鎖閥，使氣瓶內(nèi)的氣體流入到流量計；（4）通過減壓閥以及壓力控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使進入到流量計的氣體壓力保持在0.3-0.5MPa；（5）通過流量計對進入的氣體進行流量調(diào)節(jié)控制，使輸出進入緩沖室的氣體的流量能夠始終控制在初始設(shè)定的流量值Qset范圍內(nèi)；（6）氣體進入緩沖室后，控制器通過加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)加熱絲對緩沖室進行加熱，使緩沖室的溫度始終控制在初始設(shè)定的溫度值Tset范圍內(nèi)；（7）氣體分子在緩沖室內(nèi)發(fā)生熱運動，會與緩沖室管壁進行熱量交換，氣體分子的動能提高，從緩沖室端部的噴口噴出，獲得所需的推力。

本申請?zhí)峁┑囊环N基于流量計的μN推力器及使用方法，具有以下有益效果：