[發(fā)明專利]一種基于電控的靜電式推力器及其電極板

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110239771.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112937921A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 金群英
• 申請（專利權）人: 金群英
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于推進器領域，尤其涉及一種基于電控的靜電式推力器及其電極板。本發(fā)明的靜電式推力器主要包括外殼、電極板、儲液腔、固定框，所述儲液腔頂端外部設置有發(fā)射部件，所述電極板包括在其上均勻分布的電極板孔，在該電極板厚度方向上，所述電極板孔具有相互連通的變孔徑和直孔徑，避免現(xiàn)有技術中帶電離子因紊亂電場而產生軌道偏移而直接撞擊至電極板上所帶來的能量損失，減少了對電極板的腐蝕，也增加了帶電離子的合推力。同時，本發(fā)明在變孔徑和直孔過渡區(qū)域設計為圓弧過渡，減少了附加電場對帶電離子的軌道偏移，避免已進入電極板孔的帶電離子因附加電場而無法逃離電極板孔所帶來的帶電離子損失。

技術領域

本發(fā)明屬于推進器領域，尤其涉及一種基于電控的靜電式推力器，以及包括所述靜電式推力器的應用。

背景技術

離子液體電推進器屬于一種膠體電推進器，使用離子液體作為推進劑。離子液體是指室溫熔融鹽，即純粹由陰離子和陽離子構成的液體，通過組合不同的陰陽離子，可廣泛應用于捕獲和再利用燃料脫硫、燃料電池、電鍍金屬等。

離子液體普遍具有高電導率、可忽略蒸汽壓、低表面張力、寬液態(tài)溫度范圍的特性，作為電推進器的推進劑時，其高電導率使得其具有較高的發(fā)射電流，從而具備更高的推力；而蒸汽壓可忽略和保持液態(tài)的特點使得推進劑的存儲和補給變得更簡單，低表面張力使ILT（離子液體電推進器）相比FEEP（場效應電推進器）和普通膠體推進器具備更低的啟動電壓，離子液體相比普通膠體推進器更易達到純離子發(fā)射模式，使得比沖遠高于后者，推進劑的利用效率更高。

現(xiàn)有的離子液體電推進器中，從發(fā)射錐尖端被電場吸引出的微量液滴由于復雜電場作用，而容易撞擊到電極板上，進而無法穿過電極板上的通孔，導致帶電微量液滴的損失，如公開號為CN110230582A的專利申請，其一方面大大降低了推進速度，浪費了推進能量，另一方面也使電極板因附著過多帶電液滴而發(fā)生腐蝕和電場紊亂的不良效果，進一步降低了推進器的使用壽命。

本發(fā)明設計一種基于電控的靜電式推力器，以及包括所述靜電式推力器的應用來解決如上問題。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術中的上述缺陷，本發(fā)明采用以下技術方案來實現(xiàn)。

一種用于離子液體電推進器的電極板，該電極板包括多個均勻分布的大致呈圓形的通孔，所述每個通孔在電極板厚度方向上包括多個區(qū)段，該多個區(qū)段依次連通且各個區(qū)段的平均孔徑和/或外輪廓曲線均不同，以使從通孔外發(fā)射的離子液體在被加速的過程中穿過該通孔。

作為本技術的進一步改進，所述區(qū)段至少包括第一、第二和第三區(qū)段，所述離子液體依次經過第一、第二和第三區(qū)段以穿過該通孔；在離子液體行進方向上，所述第一區(qū)段孔徑呈線性遞減，所述第三區(qū)段孔徑不變，所述第二區(qū)段的外徑輪廓線為弧形，其與所述第一、第三區(qū)段分別在輪廓連接處相切。

作為本技術的進一步改進，在沿所述通孔中軸線的縱剖面上，所述第一區(qū)段外輪廓線與所述中軸線夾角為γ，且γ∈(75°,90°)。

本發(fā)明還包括一種基于電控的靜電式推力器，該推力器包括上述電極板、外殼、儲液腔、固定框，所述儲液腔頂端外部設置有離子組件，該離子組件包括在平面上均勻分布的尖端，該尖端的尖部延長線與所述電極板通孔中軸線基本共線；所述離子組件外接正電極，所述電極板外接負電極或接地，所述離子液體浸透所述尖端并沿尖端的尖部延長線噴出，在所述離子組件與電極板所形成的電勢差作用下，被噴出的所述離子液體基本沿電場線方向加速，并高速穿過所述電極板通孔以產生強推力，所述加速度為α₀。

作為本技術的進一步改進，所述電極板外接負電極時，其與所述離子組件之間的電勢差是實時變化的。