CN104780631A - 一种霍尔推进器的中和器加热装置 - Google Patents

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唐海宸
刘冬梅
王曙光
乔彩霞
康小录
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Shanghai Institute of Space Propulsion
Chengdu Guoguang Electric Co Ltd
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Chengdu Guoguang Electric Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种霍尔推进器的中和器加热装置，包括屏蔽层、绝缘瓷管和加热丝；所述屏蔽层包括屏蔽瓷管和置于屏蔽瓷管外侧周面上的热屏蔽层；所述绝缘瓷管为热压成型的瓷管，所述加热丝为经过高温定型的热丝；所述绝缘瓷管置于中和器发射体管的外侧周面上并沿其周向分布；所述加热丝置于绝缘瓷管的外侧周面上并沿其周向分布；所述屏蔽瓷管置于加热丝上，所述中和器加热装置具有较好的导致绝缘性能、热屏蔽效果，具有较高的可靠性和寿命。

Description

一种霍尔推进器的中和器加热装置
技术领域
本发明涉及一种加热装置，具体地说，是涉及一种用于霍尔推进器的中和器加热装置。
背景技术
随着现代航天深空探测技术的大力发展,传统的冷气直接喷射系统由于总冲的限制,不能用于长时间的在轨管理。同时，由于小卫星、微小卫星、行星探测器及深空探测、星际航行等空间探测技术的兴起,要求航天器上的推进系统质量更轻、体积更小、效率更高,发展比冲高、结构紧凑、消耗工质少，成本低廉。霍尔电推进就是这样一种综合性能优良的空间推进方式，它是通过霍尔效应的原理加速推进剂离子产生反作用推力的推进装置，霍尔电推进技术具有结构和配电系统简单、推力密度高、功率推力比小、技术成熟度高、飞行应用经验丰富、空间适应性良好等优点，在国际航天领域研究和应用最为活跃，它主要应用于星体的轨道提升、姿态保持和深空探测、星际航行等主推进领域的。霍尔推力器在工作时，需要一个中和器装置，该中和器装置通过加热器将发射体缓慢加热产生热电子，一部分热电子用来电离进入阴极管内的中性气体，另一部分用来中和中和推力器喷出的离子流，避免航天器带电。
现有的加热器的绝缘层采用涂敷-烧结工艺制成，此种工艺操作繁琐；人为因素影响大，导致加热丝再结晶现象严重，容易发生加热丝脆断现象；由于绝缘层是自然粘合而成，绝缘层制作过程中加入了有机溶剂，会导致绝缘瓷管的瓷疏松多孔。
加热器工作时，要保证发射体正常工作，温度须在1100℃以上，加热丝的温度就必须在1400℃以上。现有的加热器结构，不论是预热阶段还是稳定工作阶段，绝缘瓷管与加热丝长时间处于高温状态，两种材料长期高温渗透使绝缘瓷管的绝缘性能下降，会导致加热丝短路；现有的加热器中，绝缘瓷管与加热丝热膨胀系数不一致且加热器的绝缘层与加热丝热膨胀系数也不一致，在热循环冲击使用状态时容易造成绝缘层龟裂，甚至脱落，导致绝缘性能下降；同时中和器工作时，加热器在等离子流溅射、冲击环境中，现有的热屏蔽层很容易烧损，造成热屏蔽效果下降。这些缺点都严重影响加热器的可靠性和寿命，不能满足飞行器航天工程使用的可靠性和寿命要求。
发明内容
为此基于上述情况，本发明的目的在于提供一种霍尔推进器的中和器加热装置，本发明的技术方案如下：
一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述中和器加热装置包括屏蔽层、绝缘瓷管和加热丝；所述屏蔽层包括屏蔽瓷管和置于屏蔽瓷管外侧周面上的热屏蔽层；所述绝缘瓷管为热压成型的瓷管，所述加热丝为经过高温定型的热丝；所述绝缘瓷管置于中和器发射体管的外侧周面上并沿其周向分布；所述加热丝置于绝缘瓷管的外侧周面上并沿其周向分布；所述屏蔽瓷管置于加热丝上。
所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述绝缘瓷管外侧设有螺旋形状的槽，所述加热丝绕制呈螺旋形状并置于绝缘瓷管外侧的螺旋形状的槽中。
所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述中和器加热装置还包括置于屏蔽层外的保护层，保护层一般采用加工塑性优良、熔点高、耐等离子体轰击的钨合金、钼合金或钽铌合金材料制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）加热功率减少10%以上；
（2）正常工作最长预热时间减少10%以；
（3）通过力学环境试验：装配在中和器中按照XX卫星力学环境试验要求进行，通过试验考核；
（4）寿命试验：在霍尔推进器稳定工作状态下，中和器发射电流达（4.5～５）A下进行试验，正常工作寿命达到10000小时、热循环冲击累计10000次以上，中和器工作状态仍无明显变化。完全满足飞行器航天工程使用的可靠性和寿命要求。
附图说明
图1 本发明实施例一的结构示意图；
图2 本发明实施例二的结构示意图；
图3 本发明加热丝形状的示意图；
图4 本发明绝缘瓷管的结构示意图。
图中，1-绝缘瓷管，2-屏蔽瓷管，3-加热丝，4-热屏蔽层，5-保护层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例一
如图1所示，本发明公开的一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述中和器加热装置包括屏蔽层、绝缘瓷管和加热丝；所述屏蔽层包括屏蔽瓷管和置于屏蔽瓷管外侧周面上的热屏蔽层；所述绝缘瓷管为热压成型的瓷管，所述加热丝为经过高温定型的热丝；所述绝缘瓷管置于中和器发射体管的外侧周面上并沿其周向分布；所述加热丝置于绝缘瓷管的外侧周面上并沿其周向分布；所述屏蔽瓷管置于加热丝上，所述绝缘瓷管外侧设有螺旋形状的槽，所述加热丝绕制呈螺旋形状并置于绝缘瓷管外侧的螺旋形状的槽中。
实施例二
如图2所示，本发明公开的一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述中和器加热装置包括屏蔽层、绝缘瓷管和加热丝；所述屏蔽层包括屏蔽瓷管和置于屏蔽瓷管外侧周面上的热屏蔽层；所述绝缘瓷管为热压成型的瓷管，所述加热丝为经过高温定型的热丝；所述绝缘瓷管置于中和器发射体管的外侧周面上并沿其周向分布；所述加热丝置于绝缘瓷管的外侧周面上并沿其周向分布；所述屏蔽瓷管置于加热丝上，所述绝缘瓷管外侧设有螺旋形状的槽，所述加热丝绕制呈螺旋形状并置于绝缘瓷管外侧的螺旋形状的槽中，所述中和器加热装置还包括置于屏蔽层外的保护层，保护层采用钨合金、钼合金或钽铌合金材料制成。
所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，所述保护层为耐高温和/或耐等离子体轰击的材料，钼合金或钽铌合金制成。
采用本发明所述的实施例后与现有技术相比，具有以下有益效果：
（1）加热功率减少10%以上；
（2）正常工作最长预热时间减少10%以；
（3）通过力学环境试验：装配在中和器中按照XX卫星力学环境试验要求进行，通过试验考核；
（4）寿命试验：在霍尔推进器稳定工作状态下，中和器发射电流达（4.5～５）A下进行试验，正常工作寿命达到10000小时、热循环冲击累计10000次以上，中和器工作状态仍无明显变化。完全满足飞行器航天工程使用的可靠性和寿命要求。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种霍尔推进器的中和器加热装置，其特征在于，所述中和器加热装置包括屏蔽层、绝缘瓷管和加热丝；所述屏蔽层包括屏蔽瓷管和置于屏蔽瓷管外侧周面上的热屏蔽层；所述绝缘瓷管为热压成型的瓷管，所述加热丝为经过高温定型的热丝；所述绝缘瓷管置于中和器发射体管的外侧周面上并沿其周向分布；所述加热丝置于绝缘瓷管的外侧周面上并沿其周向分布；所述屏蔽瓷管置于加热丝上。
2.如权利要求1所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，其特征在于，所述绝缘瓷管外侧设有螺旋形状的槽，所述加热丝绕制呈螺旋形状并置于绝缘瓷管外侧的螺旋形状的槽中。
3.如权利要求1或2所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，其特征在于，所述中和器加热装置还包括置于屏蔽层外的保护层。
4.如权利要求3所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，其特征在于，所述保护层为耐高温和/或耐等离子体轰击的材料制成。
5.如权利要求4所述的一种霍尔推进器的中和器加热装置，其特征在于，所述耐高温和/或耐等离子轰击的材料是钨合金、钽铌合金或钼合金。
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