[發明專利]一種基于碳納米管微孔陣列電極的微推力器

在審

• 申請號: 202110376580.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113027717A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 仝瑞杰;遲雪;張娜;王志強;沈杰;張永樂
• 申請（專利權）人: 內蒙動力機械研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種場致電離推力器的結構構型，具體涉及一種基于碳納米管微孔陣列電解的微推力器。包括柵極、導電環、絕緣壓環、碳納米管微孔陣列電極、放電室及冷壓接線端子，所述碳納米管陣列微孔電極放置在放電室的凸臺上，依次放置導電環、絕緣壓環及柵極，通過螺栓將其固定在放電室上，所述冷壓接線端子通過固定螺栓將其固定在柵極網上。推力器通過冷壓接線端子實現柵極與電源的負極相連，通過導電環的接線端子實現碳納米管微孔陣列電極與電源的正極相連。本發明結構構型簡單、可實現性強、質量輕巧。可解決當前技術方案中布局不科學合理、無法固定安裝、無法實現電氣連接和工質供給、工作效率低、推力器壽命短等問題。

技術領域

本發明涉及一種場致電離推力器的結構構型，具體涉及一種基于碳納米管微孔陣列電解的微推力器。

背景技術

基于碳納米管微孔陣列電極的微推力器是一種新概念的微電推力器，主要是應用于空間微納衛星精細姿軌控制和位置保持。與傳統的微推力/電推力器不同，該推力器一方面是利用碳納米管大的長徑比來實現對氣體工質的電離進而來發射離子，另一方面通過極性切換可利用其強的場發射能力發射電子，實現雙模態工作模式。相比離子推力器、ECR離子推力器，本發明結構簡單、不需要額外的中和器來中和推力器的羽流。

如發明專利CN110056491A提到的一種碳納米管陣列推力器，如圖1所述，其結構如下：包括碳納米管單元陣列、金屬柵極、電源、工質儲存箱、保護層、固定板、微處理元件。保護層包括中間貫通相連前后兩部分；前半部分前端設有固定板，碳納米管單元陣列呈陣列分布于固定板一側，工質儲存箱設于固定板另一側。后半部分外表面上方設有微處理元件、電源。金屬柵極為圓形，固定于保護層后半部分內。推力器工作時，碳納米管單元陣列通電，氬氣工質經由固定板從工質儲存箱進入碳納米管單元陣列；微處理元件控制碳納米管單元陣列工作模式，并控制金屬柵極電位與碳納米管單元陣列的工作模式對應，達成兩種工作狀態。

現有的技術方案結構布局中微處理器和電源布局在推力器附近環形布局，微處理器和電源體型較大，布局在推力器的環向會導致整個推力器體積大、質量重。同時推力器在工作過程中等離子運動的高頻振蕩產生的電磁輻射會影響微處理器、電源工作特性；同樣的電源和微處理器工作過程中產生的電磁輻射也會影響推力器的性能。此外推力器、微處理器、電源工作過程中三者產生的熱量疊加，不僅會升高整機的工作溫度降低系統性能，甚至燒毀器件。

當前技術中明顯可見保護層的長度較長，導致從柵極出來的帶電粒子轟擊其表面，造成表面的腐蝕，同時帶電粒子的沉積會導致其帶電，增加自擊穿的風險，影響使用壽命。

當前技術中柵極并未明確其固定方式同時也未提及導電的連接方式。提及到工質存儲箱尚未明確其如何向推力器輸送工質。按照其所述，推力器工作過程中使用的工質為氣體，氣體閥門的開閉以及開度需根據工況進行調節，按其結構方案，閥門難以布局。碳納米管陣列并未明確如何固定在固定板上，當前技術碳納米管主要是通過氣相沉積生長在基底上，同時尚未明確工質如何從工質儲箱進入碳納米管陣列中。綜上，現有方案結構各個部件之間的連接方式不明確，布局不合理，在實際使用過程中實現難度大、質量大、效率低、壽命短。

發明內容

本發明要解決的技術問題

針對上述問題，本發明提出了結構簡單、可實現性高、質量輕巧的構型。該構型方案可解決當前技術方案中布局不合理性和不科學、無法固定安裝、無法實現電氣連接和工質供給、工作效率低等問題。

為解決技術問題采用的技術方案

一種基于碳納米管微孔陣列電極的微推力器，包括柵極、導電環、絕緣壓環、碳納米管微孔陣列電極、放電室及冷壓接線端子，所述碳納米管陣列微孔電極放置在放電室的凸臺上，依次放置導電環、絕緣壓環及柵極，通過螺栓將其固定在放電室上，所述冷壓接線端子通過固定螺栓將其固定在柵極網上。