CN108457827A - 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构 - Google Patents

一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构 Download PDF

Info

Publication number
CN108457827A
CN108457827A CN201810217200.0A CN201810217200A CN108457827A CN 108457827 A CN108457827 A CN 108457827A CN 201810217200 A CN201810217200 A CN 201810217200A CN 108457827 A CN108457827 A CN 108457827A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
hall thruster
discharge channel
guide plate
air outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810217200.0A
Other languages
English (en)
Inventor
于达仁
宁中喜
夏国俊
李鸿
朱悉铭
刘星宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201810217200.0A priority Critical patent/CN108457827A/zh
Publication of CN108457827A publication Critical patent/CN108457827A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0006—Details applicable to different types of plasma thrusters
    • F03H1/0012—Means for supplying the propellant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0006—Details applicable to different types of plasma thrusters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
    • F03H1/0062—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
    • F03H1/0075—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field with an annular channel; Hall-effect thrusters with closed electron drift

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，属于霍尔推力器领域。它解决现有高比冲氪工质霍尔推力器电离特性差的问题。包括顶部导流板、中部导流板、气体分配器底座、安装支柱、导气管、放电通道和阳极；所述的顶部导流板、中部导流板和气体分配器底座，由上自下平行设置，采用激光焊接方式固接组成一级缓冲腔和二级缓冲腔；一级缓冲腔与二级缓冲腔同轴设于放电通道内，所述的顶部导流板通过倾斜孔洞对中性气体进行导流，使其在放电通道内旋转；所述阳极设置在靠近顶部导流板的放电通道内部；导气管和安装支柱焊接于气体分配器底部的两侧。本发明有效提高工质利用率，尤其对氪气工质电离性能提升效果突出。

Description

一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构
技术领域
本发明涉及一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，属于霍尔推力器领域。
背景技术
霍尔推力器作为一种已经成熟在轨应用的电推进装置，其推力性能和在轨应用的可靠性是目前受广泛关注的核心问题。霍尔推力器放电通道内部的工质电离是其工作中最重要的一个过程，电子与中性原子发生碰撞，最终产生离子，离子又在热化电势产生的电场中加速运动喷出放电通道，最终产生推力。
随着航天技术发展，航天器可以提供的功率不断增大，其它相配套的技术也在不断革新，新的航天任务越来越要求电推进系统具有更高的工作寿命和高效率。这些发展趋势推动者对现有设计进行改进优化以提高比冲，实现高比冲工作。这样可以有效减小推进剂携带质量，提高航天器负载。而选用氪气工质是实现霍尔推力器高比冲的重要手段之一。但是氪气具有原子半径小，电离能较大，原子运动速度快等特点，造成其电离性能差。
发明内容
本发明为了解决现有高比冲氪工质霍尔推力器电离特性差的问题，提出了一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，所采取的技术方案如下：
一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，包括顶部导流板、中部导流板、气体分配器底座、安装支柱、导气管、放电通道和阳极；
所述的顶部导流板、中部导流板和气体分配器底座，由上自下平行设置，采用激光焊接方式固接组成一级缓冲腔和二级缓冲腔；一级缓冲腔与二级缓冲腔同轴设于放电通道内，所述的顶部导流板通过倾斜孔洞对中性气体进行导流，使其在放电通道内旋转；所述阳极设置在靠近顶部导流板的放电通道内部；导气管和安装支柱焊接于气体分配器底部的两侧。
进一步限定，顶部导流板上的导流孔在其顶部环面设多圈导流孔。
进一步限定，气体分配器材料选用无磁不锈钢或金属钼。
进一步限定，所述顶部导流板上部的厚度为4mm。
进一步限定，所述顶部导流板的环面中间位置设有均匀排布30个导流孔，导流孔的直径为0.5mm，轴向的倾斜角度α为10°。
进一步限定，所述一级缓冲腔的轴向高度为10mm。
本发明的有益效果：本发明所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，提出了一种周向旋流出气方式的气体分配器结构，有效提高工质利用率，尤其对氪气工质电离性能提升效果突出；增加导流顶板厚度，降低第一级缓冲腔轴向高度，保证原有轴向出气位置不变，保证阳极顶部与气体分配器顶部相对位置不变；将倾斜角α调整至合适角度，使用大角度旋流出气孔，将原有的中性气体轴向直流动量大部分转化为周向旋流动量，减小了轴向运动速度，极大地提升了中性气体在放电通道内的停留时间；旋流出气方式将喷注入放电通道的中性气体旋转起来，增大中性气体在放电通道内，尤其在电离区位置的运动路程，提高与电子碰撞几率。
附图说明
图1是本发明所述霍尔推力器气体分配器结构示意图；
图2是本发明所述霍尔推力器轴向旋流出气的气体分配器导流顶板结构示意图；
图3是本发明所述霍尔推力器气体分配器在放电通道内安装示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
具体实施方式一：结合图1至图3来说明本实施方式：
本实施方式提所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，包括顶部导流板1、中部导流板2、气体分配器底座3、安装支柱4、导气管5、放电通道6和阳极7；所述的顶部导流板1、中部导流板2和气体分配器底座3，由上自下平行设置，采用激光焊接方式固接组成一级缓冲腔和二级缓冲腔；一级缓冲腔与二级缓冲腔同轴设于放电通道6内，所述的顶部导流板1通过倾斜孔洞对中性气体进行导流，使其在放电通道6内旋转；所述阳极7设置在靠近顶部导流板1的放电通道6内部；导气管5和安装支柱4焊接于气体分配器底部的两侧。一级缓冲腔和二级缓冲腔缓冲腔对进入气体分配器的工质气体起到均化作用。在实际安装时气体分配器安装在放电通道6底部。导流顶板1的导流孔在其顶部环面设多圈导流孔。气体分配器材料选用无磁不锈钢或金属钼。所述顶部导流板1上部的厚度为4mm，如图2所示。所述顶部导流板1的环面中间位置设有均匀排布30个导流孔，导流孔的直径为0.5mm，轴向的倾斜角度α为10°。所述一级缓冲腔8的轴向高度为10mm。轴向旋流出气孔有效的降低中性气体轴向运动速度，通过旋流作用将部分轴向速度转化为周向运动速度。设计效果为中性原子在放电通道6内停留时间增长，提高放电通道6内电离区中性原子数密度，运动路径增长，有效的提高了中性原子与电子的碰撞几率，最终提高了工质利用率，即工质电离率。将顶部导流板1上部厚度从2mm增加至4mm用以增加导流孔的长度，增强导流效果。由于导流孔长度约23mm，而孔径较小，所以采用常规机械加工方法很难实现，因此采用高精度3D打印技术，保证构件的表面精度。由于旋流顶部导流板1的厚度增加2mm，为保证原有轴向出气位置不变，将一级缓冲轴向缩短2mm，从12mm降为10mm，气体分配器底座3轴向高度降低2mm，变为12mm，运用comsol分子流仿真，其对气体分配器出口中心原子分布的影响很小，可以忽略。
本发明所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构不局限与上述各个实施方式所描述的具体结构，还可以是上述各个实施方式所描述的特征的合理组合。

Claims (6)

1.一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：包括顶部导流板(1)、中部导流板(2)、气体分配器底座(3)、安装支柱(4)、导气管(5)、放电通道(6)和阳极(7)；
所述的顶部导流板(1)、中部导流板(2)和气体分配器底座(3)，由上自下平行设置，采用激光焊接方式固接组成一级缓冲腔和二级缓冲腔；一级缓冲腔与二级缓冲腔同轴设于放电通道(6)内，所述的顶部导流板(1)通过倾斜孔洞对中性气体进行导流，使其在放电通道(6)内旋转；所述阳极(7)设置在靠近顶部导流板(1)的放电通道(6)内部；导气管(5)和安装支柱(4)焊接于气体分配器底部的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：顶部导流板(1)上的导流孔在其顶部环面设多圈导流孔。
3.根据权利要求1所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：气体分配器材料选用无磁不锈钢或金属钼。
4.根据权利要求1所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：所述顶部导流板(1)上部的厚度为4mm。
5.根据权利要求1所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：所述顶部导流板(1)的环面中间位置设有均匀排布30个导流孔，导流孔的直径为0.5mm，轴向的倾斜角度α为10°。
6.根据权利要求1所述的一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构，其特征在于：所述一级缓冲腔(8)的轴向高度为10mm。
CN201810217200.0A 2018-03-16 2018-03-16 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构 Pending CN108457827A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810217200.0A CN108457827A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810217200.0A CN108457827A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108457827A true CN108457827A (zh) 2018-08-28

Family

ID=63236604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810217200.0A Pending CN108457827A (zh) 2018-03-16 2018-03-16 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108457827A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109779863A (zh) * 2019-01-31 2019-05-21 哈尔滨工业大学 一种霍尔推力器安装支架
CN110469472A (zh) * 2019-07-19 2019-11-19 北京航空航天大学 一种电推力器气体分配器
CN114139304A (zh) * 2021-11-13 2022-03-04 国科大杭州高等研究院 霍尔推力器双腔式阳极供气环结构的设计方法
CN114352831A (zh) * 2021-12-21 2022-04-15 上海空间推进研究所 气体分配器
CN114837909A (zh) * 2022-06-08 2022-08-02 北京星辰空间科技有限公司 一种霍尔电推力器阳极气体分配器
CN115681059A (zh) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 反向进气的电推力器、空间设备及其推进方法
CN115681056A (zh) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 反向注入的气体分配器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011033238A1 (fr) * 2009-09-17 2011-03-24 Snecma Propulseur plasmique a effet hall
CN105822516A (zh) * 2016-04-18 2016-08-03 哈尔滨工业大学 提高霍尔推力器电离效率的气体流动控制方法
CN106640569A (zh) * 2016-11-21 2017-05-10 北京控制工程研究所 一种易装配的双层孔板式气体分配器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011033238A1 (fr) * 2009-09-17 2011-03-24 Snecma Propulseur plasmique a effet hall
CN105822516A (zh) * 2016-04-18 2016-08-03 哈尔滨工业大学 提高霍尔推力器电离效率的气体流动控制方法
CN106640569A (zh) * 2016-11-21 2017-05-10 北京控制工程研究所 一种易装配的双层孔板式气体分配器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109779863A (zh) * 2019-01-31 2019-05-21 哈尔滨工业大学 一种霍尔推力器安装支架
CN110469472A (zh) * 2019-07-19 2019-11-19 北京航空航天大学 一种电推力器气体分配器
CN114139304A (zh) * 2021-11-13 2022-03-04 国科大杭州高等研究院 霍尔推力器双腔式阳极供气环结构的设计方法
CN114139304B (zh) * 2021-11-13 2024-04-05 国科大杭州高等研究院 霍尔推力器双腔式阳极供气环结构的设计方法
CN114352831A (zh) * 2021-12-21 2022-04-15 上海空间推进研究所 气体分配器
CN114837909A (zh) * 2022-06-08 2022-08-02 北京星辰空间科技有限公司 一种霍尔电推力器阳极气体分配器
CN115681059A (zh) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 反向进气的电推力器、空间设备及其推进方法
CN115681056A (zh) * 2023-01-03 2023-02-03 国科大杭州高等研究院 反向注入的气体分配器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108457827A (zh) 一种磁聚焦霍尔推力器的旋流出气结构
CN106014900B (zh) 一种霍尔推力器的气体分配器/阳极一体化结构
CN104653422B (zh) 三级加速式螺旋波等离子体推进装置
CN107313910B (zh) 一种霍尔推力器用阳极磁屏一体化结构
CN103410694B (zh) 一种磁场位形可调的多级会切磁场等离子体推力器
CN110500250B (zh) 一种螺旋波电磁加速等离子体源
Xia et al. The influence of external magnetic field on the plume of vacuum arc thruster
JP5615565B2 (ja) 密閉型電子ドリフトスラスタ
CN109587926B (zh) 一种小型化强流中子发生器
CN111140454B (zh) 一种微型电子回旋共振离子推力器点火装置
CN105822516A (zh) 提高霍尔推力器电离效率的气体流动控制方法
CN104033346A (zh) 一种具有通道磁场引导结构的多级会切磁场等离子体推力器
CN103835906B (zh) 模块化的多级会切磁场等离子体推力器
CN111219305A (zh) 一种具有新型缓冲腔的霍尔推力器
CN111219307B (zh) 一种霍尔推力器阳极结构
CN103327721A (zh) 一种控制会切磁场推力器羽流发散角度的方法
CN105390357B (zh) 一种环型离子推力器放电室
CN110735775B (zh) 一种霍尔推力器用中空阳极结构
CN114302546B (zh) 一种高效率低污染等离子体源
CN111306024B (zh) 一种基于侧壁会切磁场的微波离子推进装置
CN112412720A (zh) 一种超导型磁等离子体推进器
CN108914091B (zh) 一种改进型阳极层离子源
CN108515267B (zh) 超高功率激光与搅动电场同轴复合焊方法
CN108453387B (zh) 超高功率激光与多钨极磁控旋动电场同轴复合焊方法
CN110290627B (zh) 直线型等离子体装置用磁体线圈

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180828