[發(fā)明專(zhuān)利]基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011233343.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112555112B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙以德;李建鵬;耿海;景兆梅;吳宗海;郭德洲;李娟;池秀芬;楊福全
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): F03H1/00
• 分類(lèi)號(hào): F03H1/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 田亞琪

本發(fā)明公開(kāi)了基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極，包括錐形陽(yáng)極筒和柱形陽(yáng)極筒，所述錐形陽(yáng)極筒和柱形陽(yáng)極筒通過(guò)3D增材制造技術(shù)一體生長(zhǎng)制成，并在陽(yáng)極筒內(nèi)表面一體制造紋理結(jié)構(gòu)；所述紋理結(jié)構(gòu)為呈正六邊形排布，直徑和間隙均小于1mm的圓形凸臺(tái)，正六邊形的每個(gè)頂角和中心均設(shè)置一個(gè)圓形凸臺(tái)；本發(fā)明能夠免去異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極分開(kāi)加工再焊接工序，增加了放電室濺射沉積物與陽(yáng)極表面的結(jié)合力以及可牢固附著沉積層的厚度，從而降低沉積物破裂和脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極。

背景技術(shù)

電推進(jìn)技術(shù)作為一種先進(jìn)空間推進(jìn)技術(shù)，已經(jīng)在空間各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，包括姿態(tài)控制、南北位置保持、軌道轉(zhuǎn)移、大氣阻尼補(bǔ)償、深空探測(cè)主推進(jìn)等。尤其在深空探測(cè)任務(wù)中，電推進(jìn)技術(shù)以其高比沖、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，可以大大節(jié)省推進(jìn)劑攜帶量，增加航天器有效載荷比例，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

離子推力器有上百種失效模式，其中放電室濺射沉積物脫落造成電極間短路是離子推力器的主要失效模式之一。前期通過(guò)在放電室陽(yáng)極內(nèi)表面再焊接一層金屬網(wǎng)的方法提高放電室濺射沉積物附著力和可牢固附著沉積層厚度，這種方法一方面由于受陽(yáng)極結(jié)構(gòu)限制，不能通過(guò)擴(kuò)散焊等能實(shí)現(xiàn)大面積焊接的方法使金屬網(wǎng)與陽(yáng)極所有位置都焊接連接，而是通過(guò)電阻焊分散點(diǎn)焊接。金屬網(wǎng)在未焊接點(diǎn)位置，在推力器開(kāi)關(guān)機(jī)和較高工作溫度作用下鼓起，造成放電室性能變差；另一方面金屬絲網(wǎng)邊緣掉絲，成為多余物，造成推力器短路失效。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極，能夠免去異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極分開(kāi)加工再焊接工序，增加了放電室濺射沉積物與陽(yáng)極表面的結(jié)合力以及可牢固附著沉積層的厚度，從而降低沉積物破裂和脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極，包括錐形陽(yáng)極筒和柱形陽(yáng)極筒，所述錐形陽(yáng)極筒和柱形陽(yáng)極筒通過(guò)3D增材制造技術(shù)一體生長(zhǎng)制成，并在陽(yáng)極筒內(nèi)表面一體制造紋理結(jié)構(gòu)；所述紋理結(jié)構(gòu)為呈正六邊形排布，直徑和間隙均小于1mm的圓形凸臺(tái)，正六邊形的每個(gè)頂角和中心均設(shè)置一個(gè)圓形凸臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述圓形凸臺(tái)直徑為0.8mm。

進(jìn)一步地，所述圓形凸臺(tái)高為0.5mm。

進(jìn)一步地，相鄰兩個(gè)圓形凸臺(tái)的圓心距為1.6mm。

進(jìn)一步地，所述錐形陽(yáng)極筒和柱形陽(yáng)極筒的材料為鈦合金。

有益效果：

本發(fā)明的基于3D增材制造的離子推力器內(nèi)表面紋理化異形結(jié)構(gòu)陽(yáng)極，首先縮短了加工周期和加工成本，免去了焊接等工序；其次杜絕了傳統(tǒng)焊接金屬網(wǎng)的方法帶來(lái)的未焊接點(diǎn)位置金屬網(wǎng)鼓起、掉絲等問(wèn)題；再次可牢固附著沉積層厚度達(dá)增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，大幅提升了推力器工作可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。