[發明專利]一種氣體捕集裝置用準直結構及其實現方法

在審

• 申請號: 202110479266.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113104237A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 楊超;孫泉華;黃河激;劉洪偉;肖雅彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種氣體捕集裝置用準直結構及其實現方法，包括與氣體捕集裝置主體連接的準直器主體，準直器主體為空心管狀的伸縮組件，準直器主體的管道與空氣分子的流動方向平行，且準直器主體與氣體捕集裝置主體組成的氣體捕集流道的長度可調，準直器主體與航天器的控制系統連接，準直器主體形成多條狹窄且長度可調的氣體捕集流道以降低氣體的逃逸率；控制系統根據預測的飛行環境初步設定準直器主體的初始長度，且控制系統根據航天器空間飛行時的實時飛行環境自動調整準直器主體的長度以獲得為航天器提供合適推力的氣體捕獲效率，本發明通過對準直器主體的長度進行調節以獲得目標氣體捕集效率，為航天器飛行提供最合適推力。

技術領域

本發明涉及航天器技術領域，具體涉及一種氣體捕集裝置用準直結構及其實現方法。

背景技術

吸氣式電推進是實現超低軌航天器長期軌道保持的一種極具潛力的推進技術。該吸氣式電推進系統無需從地面攜帶推進工質，而是通過捕獲空間稀薄大氣中的氣體分子，經減速、增壓后作為推進工質提供給電推力器。為了高效捕獲氣體分子，需要使用不同于傳統吸氣式發動機的氣體捕集裝置，氣體捕集裝置是吸氣式電推力器的關鍵部件，負責收集來流粒子作為推進工質。

采用吸氣式電推進系統的航天器為了高效捕獲氣體分子，需要使用不同于傳統吸氣式發動機的氣體捕集裝置，氣體捕集裝置通常包括準直器、分子泵、收縮型面等部件，現有的吸氣式電推進系統還存在的缺陷為：

傳統的氣體捕集裝置的準直器長度通常為根據地面計算獲得理論值確定后形成固定長度，航天器在空間飛行過程中準直器的長度無法實現調節。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣體捕集裝置用準直結構及其實現方法，以解決現有技術中準直器長度通常為根據地面計算獲得理論值確定后形成固定長度，航天器在空間飛行過程中準直器的長度無法實現調節的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明具體提供下述技術方案：

一種氣體捕集裝置用準直結構，包括與氣體捕集裝置主體連接的準直器主體，所述準直器主體的迎風端作為所述氣體捕集裝置的氣體捕集入口，

所述準直器主體為空心管狀的伸縮組件，所述準直器主體的管道與空氣分子的流動方向平行，且所述準直器主體與所述氣體捕集裝置主體組成的所述氣體捕集流道的長度可調，所述準直器主體與所述航天器的控制系統連接，所述準直器主體形成多條狹窄且長度可調的氣體捕集流道以降低氣體的逃逸率；

所述控制系統根據預測的飛行環境初步設定所述準直器主體的初始長度，且所述控制系統根據航天器空間飛行時的實時飛行環境參數自動調整所述準直器主體的長度以獲得為航天器提供合適推力的氣體捕獲效率。

作為本發明的一種優選方案，所述準直器主體包括固定部、伸縮部和驅動部；

所述固定部用于與所述氣體捕集裝置主體的平行段固定連接；

所述伸縮部與所述固定部活動連接，且伸縮部沿著所述固定部的軸向滑動；

所述驅動部用于在空間飛行過程中驅動所述伸縮部沿所述固定部的軸向伸縮以調節所述準直器主體的長度。

作為本發明的一種優選方案，所述固定部的橫截面與所述伸縮段的橫截面的形狀相同，且所述固定部與所述伸縮部以嵌套方式活動連接以實現軸向滑動。

作為本發明的一種優選方案，所述固定部的內部通過至少一個第一隔板將所述固定部沿著軸向方向分隔成多個并列分布的第一直管，所述伸縮部的內部通過至少一個第二隔板將所述伸縮部沿著軸向方向分隔成多個第二直管。

作為本發明的一種優選方案，所述第二直管的橫截面輪廓形狀和數量均與所述第一直管的橫截面輪廓形狀和數量相同，所述驅動部驅動每一個所述第二直管沿著匹配的所述第一直管的軸向滑動。