[發明專利]一種用于空間吸氣式電推進系統的氣體捕集裝置

在審

• 申請號: 202110480043.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113048031A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 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: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 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

本發明公開了一種用于空間吸氣式電推進系統的氣體捕集裝置，氣體捕集裝置沿著氣體流動方向依次包括準直器主體和氣體捕集裝置主體；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，且準直器主體形成狹長的氣體捕集流道以提高氣體捕集效率；準直器主體與氣體捕集裝置主體之間設有將氣體分子以定向流動的方式導入氣體捕集裝置主體內部的第一定向引導組件；氣體捕集裝置主體與增壓存儲裝置之間設有將氣體分子以定向流動方式進入增壓儲存裝置內部的第二定向引導組件；本發明通過調節準直器主體的長度以獲得目標氣體捕集效率，并利用兩級的氣體定向引導泵增加空氣粒子在氣體捕集裝置主體的正向運動概率且提高空氣捕集率。

技術領域

本發明涉及吸氣式電推進航天器技術領域，具體涉及一種用于空間吸氣式電推進系統的氣體捕集裝置。

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。該技術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。吸氣式電推進系統主要包括氣體捕集裝置、增壓存儲裝置和電推力器，其中氣體捕集裝置位于吸氣式電推進系統的最前端，入口為航天器的迎風面，出口和增壓存儲裝置相接。

為了高效捕獲氣體分子，吸氣式電推進系統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，然而目前的吸氣式電推進系統還存在的缺陷如下：

(1)傳統的氣體捕集裝置的準直器長度通常根據理論計算結果設定為固定值，航天器在空間飛行過程中準直器的長度無法實現調節；

(2)空氣粒子在氣體捕集裝置中碰撞到捕集管道，可能避免會引起空氣粒子反彈的問題，從而在氣體捕集裝置的管道內形成正向運動粒子和反向運動粒子，而反向運動粒子阻礙空氣捕集效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于空間吸氣式電推進系統的氣體捕集裝置，以解決現有技術中空氣捕集效率低，且空氣粒子在氣體捕集裝置中碰撞到捕集管道反彈造成阻礙空氣捕集效率的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明具體提供下述技術方案：

一種用于空間吸氣式電推進系統的氣體捕集裝置，氣體捕集裝置捕集的氣體通過增壓存儲裝置減速增壓，且增壓后的氣體由電推力器為航天器提供合適的推力，所述氣體捕集裝置包括準直器主體和氣體捕集裝置主體，所述準直器主體安裝在所述氣體捕集裝置主體的入氣端；

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，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增加氣體的捕集率；

所述準直器主體與所述氣體捕集裝置主體之間設有第一定向引導組件，所述第一定向引導組件通過引導所述準直器主體收集到的氣體分子以定向流動的方式進入所述氣體捕集裝置主體的內部以增加氣體的捕集率；

所述氣體捕集裝置主體與所述增壓存儲裝置之間設有第二定向引導組件，所述第二定向引導組件通過引導所述氣體捕集裝置主體內收集到的氣體分子以定向流動的方式進入所述增壓儲存裝置的內部以增加氣體的捕集率。

作為本發明的一種優選方案，所述氣體捕集裝置主體沿著氣體流動方向依次包括平行段和收縮段，所述平行段與所述準直器主體固定連接，所述第一定向引導組件安裝在所述平行段與所述準直器主體之間，所述第一定向引導組件通過逆向阻隔方式引導所述準直器主體內的空氣定向流動至所述平行段；

所述收縮段與所述增壓存儲裝置連接，且所述第二定向引導組件安裝在所述收縮段與所述增壓存儲裝置之間，所述第二定向引導組件通過逆向阻隔方式引導所述收縮段內的空氣定向流動至所述增壓存儲裝置。

作為本發明的一種優選方案，所述準直器主體的橫截面形狀與所述平行段的橫截面形狀相同，所述準直器主體的內部通過至少一個第一隔板分隔形成多個第一氣體捕集流道。