[發明專利]一種一體式高效電離超高比沖射頻離子推力器放電結構

有效

• 申請號: 202210658928.3
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114837910B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 吳辰宸;蒲彥旭;楊俊泰;李興達;孫新鋒;賈連軍;李沛;賀亞強;呂方偉;王紫桐;張宏
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: F03H1/00
• 分類號: F03H1/00
• 代理公司: 北京元理果知識產權代理事務所(普通合伙) 11938
• 代理人: 饒小平

本發明公開了一種一體式高效電離超高比沖射頻離子推力器放電結構，包括屏柵、屏柵安裝環、陶瓷放電室、陶瓷安裝環、線圈絕緣支架、后外殼、氣體工質管道、多個射頻線圈、金屬氣路接頭、超高壓氣路絕緣器、絕緣器固定環、后蓋。本發明通過線圈絕緣支架對射頻線圈進行固定，可實現射頻能量的均勻耦合；氣體工質通道可使氣體均勻的從各個方向進入圓柱形放電室內部，電離效率高，氣體工質通道清理方便，金屬氣路接頭采用釬焊的方式固定效果好，超高壓氣路絕緣器與金屬氣路接頭采用球頭連接，連接可靠，連接強度高，便于拆裝維護，后蓋和絕緣器固定環拼接結構，既可以實現對大體積超高壓氣路絕緣器的固定，又可以減少整個推力器的體積和重量。

技術領域

本發明涉及航天空間電推進技術領域，具體而言，涉及一種一體式高效電離超高比沖射頻離子推力器放電結構。

背景技術

超高比沖射頻離子推力器是將雙級四柵靜電加速技術與感性耦合放電技術相結合的一種新型電推進技術，擁有高比沖、高效率、性能高精度連續可調、易于集成、適用于多元工質等技術特征。可以滿足小行星探測、超深空探測等需要長時間飛行的空間探測任務。要實現超高比沖的性能，需要在屏柵極施加較高的電壓(＞8000V)，現有的射頻離子源技術在超高壓絕緣、氣路結構、放電室構型、線圈固定結構等方面無法滿足超高比沖射頻離子推力器的使用要求，所以亟待解決。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中射頻離子源技術在超高壓絕緣、氣路結構、放電室構型、線圈固定結構等方面無法滿足超高比沖射頻離子推力器的使用要求的問題，從而提供一種一體式高效電離超高比沖射頻離子推力器放電結構。

本發明的技術方案是：一種一體式高效電離超高比沖射頻離子推力器放電結構，包括屏柵、屏柵安裝環、陶瓷放電室、陶瓷安裝環、線圈絕緣支架、后外殼、氣體工質管道、多個射頻線圈、金屬氣路接頭、超高壓氣路絕緣器、絕緣器固定環、后蓋；

所述后外殼為上、下端開口的圓柱形筒體，所述后外殼上端外壁沿圓周方向設置一體成型的環形凸臺一、下端內壁沿圓周方向設置一體成型的環形凸臺二；

所述陶瓷安裝環為沿軸線設置貫通中心孔的圓環，所述陶瓷安裝環同軸設置在所述后外殼上端，所述陶瓷安裝環下端面貼合所述后外殼的環形凸臺一上端面固定；

所述陶瓷放電室為上端敞口、下端封閉的圓柱形筒體，所述陶瓷放電室的底部中間位置設置通氣孔，所述陶瓷放電室的外壁沿圓周方向設置一圈與其一體成型的環形凸臺三，所述陶瓷放電室同軸設置在所述陶瓷安裝環的中心孔內，所述環形凸臺三下端而貼合所述陶瓷安裝環上端而固定；

所述屏柵安裝環為法蘭形套筒，包括法蘭凸沿和套筒，所述套筒上端有一圈向內的水平環形凸沿，所述套筒同軸套設在所述環形凸臺三上方的所述陶瓷放電室外壁上，所述法蘭凸沿下端面貼合所述環形凸臺三上端面固定，所述水平環形凸沿下端面通過壓在所述陶瓷放電室上端面限位固定；

所述屏柵為圓盤形，所述屏柵同軸設置在所述屏柵安裝環上端，所述屏柵外圈底面與所述屏柵安裝環的上端面貼合在一起固定連接；

所述線圈絕緣支架為圓柱形筒體結構，所述線圈絕緣支架同軸套設在所述環形凸臺三下方的所述陶瓷放電室外壁上固定；

每個所述射頻線圈同軸預設在所述線圈絕緣支架的側壁內，相鄰兩個所述射頻線圈間隔設置；

所述氣體工質管道內具有沿其長度方向開設的氣體工質通道，所述氣體工質管道垂直固定在所述陶瓷放電室內底部中間位置，所述氣體工質管道的通道上端封閉、下端與所述陶瓷放電室的通氣孔密封連通，所述氣體工質管道的側壁及頂壁開設多個出氣孔；

所述金屬氣路接頭設置在所述陶瓷放電室底部，所述金屬氣路接頭的上端與所述陶瓷放電室底部固定連接，所述金屬氣路接頭的氣路通道與所述陶瓷放電室底部的通氣孔密封連接連通；