CN105163475A - 一种离子推力器放电室双向气体供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子推力器放电室双向气体供给装置，包括两个气路电绝缘器、底端气体分配环以及出口端气体分配环；通过双向供气解决了现有单向气体供造成放电室等离子密度不均匀，导致的束流平直度差、工质利用率不高等问题；双气路绝缘器分流供气解决了单个电压分割式气路绝缘器在大流量下耐压不足问题。
Description
技术领域
本发明涉及航天技术和真空技术领域，尤其涉及一种离子推力器放电室双向气体供给装置。
背景技术
电推进技术作为一种先进空间推进技术，已经在空间各个应用领域得到了广泛应用，包括姿态控制、南北位置保持、轨道转移、大气阻尼补偿、深空探测主推进等。尤其在深空探测任务中，电推进技术以其高比冲、长寿命等特点，可以大大节省推进剂携带量，增加航天器有效载荷比例，具有很强的优势。
束流均匀性是离子推力器的一个重要指标，其代表离子推力器栅极整个引出平面上引出束流密度的均匀程度，一般用束流平直度来表示。束流均匀性取决于栅极上游放电室等离子体密度分布均匀性和离子光学系统引出性能，等离子体密度取决于原初电子分布和中性原子浓度，因此在离子推力器设计中，放电室气体供给方法是不能忽视的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种离子推力器放电室双向气体供给装置，解决了现有单向气体供给造成的放电室等离子密度不均匀，导致的束流平直度差、工质利用率不高等问题；同时，双气路绝缘器分流供气解决了单个电压分割式气路绝缘器在大流量下耐压不足问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种离子推力器放电室双向气体供给装置，包括第一气路电绝缘器、第二气路电绝缘器、底端气体分配环以及出口端气体分配环；
所述底端气体分配环和出口端气体分配环均为中空圆环结构，壁面上加工有一个进气口，同时沿周向加工有出气孔；
所述底端气体分配环与离子推力器放电室同轴布置在其底部，底端气体分配环的圆环结构环绕在离子推力器放电室的阴极外围；第一气路电绝缘器布置在离子推力器放电室外部，其出口通过管路与底端气体分配环的进气口密封连接，第一气路电绝缘器的入口与电推进系统的气源联通；
所述出口端气体分配环与离子推力器放电室同轴布置在其出口端，并且靠近离子推力器放电室的栅极；第二气路电绝缘器出口通过管路与出口端气体分配环的进气口密封连接，第二气路电绝缘器入口与电推进系统的气源联通；
所述底端气体分配环壁面上加工的出气孔的中心法线朝向锥段阳极大端方向，所有出气孔中心法线位于同一圆锥面上，该圆锥面的倾角与离子推力器放电室的锥段阳极的倾角一致；
所述出口端气体分配环壁面上加工的出气孔的中心法线朝向离子推力器放电室底部并与所述离子推力器放电室的中心轴平行。
较佳的，第一气路电绝缘器与第二气路电绝缘器为电压分割式气路电绝缘器。
较佳的，所述底端气体分配环和出口端气体分配环壁面上加工的小孔沿周向均匀分布。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所述的一种离子推力器放电室双向气体供给装置，通过双向供气解决了现有单向气体供造成放电室等离子密度不均匀，导致的束流平直度差、工质利用率不高等问题；双气路绝缘器分流供气解决了单个电压分割式气路绝缘器在大流量下耐压不足问题。
附图说明
图1为一种离子推力器放电室双向气体供给装置的示意图。
其中，1-气路电绝缘器、2-底端气体分配环、3-气路电绝缘器、4-出口端气体分配环。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的一种离子推力器放电室双向气体供给装置，如图1所示，包括第一气路电绝缘器1、第二气路电绝缘器3、底端气体分配环2以及出口端气体分配环4。第一气路电绝缘器1与第二气路电绝缘器3为电压分割式气路电绝缘器。
底端气体分配环2和出口端气体分配环4均为中空圆环结构，壁面上加工有一个进气口，同时沿周向均匀加工有出气孔。
底端气体分配环2与离子推力器放电室同轴布置在其底部，底端气体分配环2的圆环结构环绕在阴极外围；第一气路电绝缘器1布置在离子推力器放电室外部，其出口通过管路与底端气体分配环2的进气口密封连接，其入口与电推进系统的气源联通。
出口端气体分配环4与离子推力器放电室同轴布置在其出口端，并且靠近离子推力器放电室的栅极；第二气路电绝缘器3出口通过管路与出口端气体分配环4的进气口密封连接，其入口与电推进系统的气源联通。
为了解决现有单向气体供给造成放电室等离子密度不均匀，导致的束流平直度差、工质利用率不高等问题，本发明中的底端气体分配环2壁面上加工的出气孔的中心法线朝向锥段阳极大端方向，所有孔中心法线位于同一圆锥面上，该圆锥面的倾角与阳极锥段的倾角一致，当气体从出气孔流出后，朝向原初电子在磁场约束下的主要运动区域，提高了电离效率，得到高的工质利用率。同时，阳极附近高的中性气体浓度，增大了放电室边缘区域等离子体浓度，提高了放电室等离子体密度均匀性，保证高的束流平直度。出口端气体分配环4壁面上加工的出气孔的中心法线朝向离子推力器放电室其底部并与离子推力器放电室的中心轴平行，也同样解决了工质利用率和束流平直度差的问题。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种离子推力器放电室双向气体供给装置，其特征在于，包括第一气路电绝缘器(1)、第二气路电绝缘器(3)、底端气体分配环(2)以及出口端气体分配环(4)；
所述底端气体分配环(2)和出口端气体分配环(4)均为中空圆环结构，壁面上加工有一个进气口，同时沿周向加工有出气孔；
所述底端气体分配环(2)与离子推力器放电室同轴布置在其底部，底端气体分配环(2)的圆环结构环绕在离子推力器放电室的阴极外围；第一气路电绝缘器(1)布置在离子推力器放电室外部，其出口通过管路与底端气体分配环(2)的进气口密封连接，第一气路电绝缘器(1)的入口与电推进系统的气源联通；
所述出口端气体分配环(4)与离子推力器放电室同轴布置在其出口端，并且靠近离子推力器放电室的栅极；第二气路电绝缘器(3)出口通过管路与出口端气体分配环(4)的进气口密封连接，第二气路电绝缘器(3)入口与电推进系统的气源联通；
所述底端气体分配环(2)壁面上加工的出气孔的中心法线朝向锥段阳极大端方向，所有出气孔中心法线位于同一圆锥面上，该圆锥面的倾角与离子推力器放电室的锥段阳极的倾角一致；
所述出口端气体分配环(4)壁面上加工的出气孔的中心法线朝向离子推力器放电室底部并与所述离子推力器放电室的中心轴平行。
2.根据权利要求1所述的一种离子推力器放电室双向气体供给装置，其特征在于：第一气路电绝缘器(1)与第二气路电绝缘器(3)为电压分割式气路电绝缘器。
3.根据权利要求1所述的一种离子推力器放电室双向气体供给装置，其特征在于：所述底端气体分配环(2)和出口端气体分配环(4)壁面上加工的小孔沿周向均匀分布。
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