CN1121553C - 静电发动机 - Google Patents

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Abstract

静电发动机，尤其是用于卫星和航天器的离子发动机，装备了电子源以中和排出的动力燃料离子射线。在这种发动机中，除了阳极和气体流过的同轴阴极外，还有一个附加电极。附加电极以销的形式固定在阴极管的长轴上，并同点火脉冲加载一起对阳极和阴极之间的气体放电点火以及电子电流的使用产生作用。

Description

静电发动机
技术领域
发明涉及一种静电发动机，尤其是用于卫星和航天器的离子发动机，这种发动机具有一个用于动力燃料气体的电离装置，至少一个动力燃料离子的加速装置以及气体流过的同轴阴极和装备着电子源的阳极，其用于中和处理的射线可与动力燃料离子射线相聚束。
背景技术
对于上述形式的静电发动机，首先电离从储料容器中排出的动力燃料气体的原子，然后，将已正极充电的动力燃料离子在静电高压场中加速。此外，为维持稳定的传动功率，必须以适宜的措施中和排出的、已正极充电的动力燃料离子射线。出于这一目的，被用作电子源的气体放电装置主要用作中和器。这样，介绍的众所周知的措施是，从位于有气体流过的阴极管与被视为永久磁铁的阳极之间的同轴气体阴极放电中提取自由电子，并将自由电子以适宜的方式与排出的动力燃料离子的射线聚束。
为了在这类配置下开始阳极和阴极之间的气体放电，必须对阴极进行较强的加热，这样，排出的电子才能由于阳极电压的缘故电离流过的气体，开始放电过程。典型的是，这类通常由高电子发射能力材料、例如浸润的钨组成的阴极要被加热到大约1200摄氏度。这不仅要求高的能耗，而且高的阴极温度同时还产生很强的材料负荷，使得材料提早疲劳。此外，对于整个配置来说，还需要费用较高的热和机械稳定装置。最后，这种众所周知的装置还要求高的气体通过能力，以进行点火。
发明内容
发明的任务是，设计一个开头所述类型的发动机，其具有尽可能小的材料应力和由此得到的高的可靠性，并获得一个在成功点火后尽可能接近于稳定工作状态的设计。
为完成本发明的任务，本发明提供了一种用于卫星和航天器的静电发动机，具有一个用于动力燃料气体的电离装置，至少一个动力燃料离子的加速装置以及气体流过的同轴阴极和装备着电子源的阳极，其用于中和处理的射线可与动力燃料离子射线相聚束，其特征是，在阴极管的内部布置有一个附加电极，在这一附加电极和阴极之间可进行脉冲放电，以使在阳极和阴极之间点火进行气体放电。
本发明在这类发动机中预先规定，在阴极区域中安置一个附加电极，由此来完成这一任务。在附加电极与阴极之间可引入一脉冲放电，以点燃阴极与阳极之间的气体放电。
根据本发明，在发动机的优选实施形式中附加电极由一个圆柱销钉组成，它安置在同轴阴极的长轴上。本发明发动机的优点主要在于，由于所需很小的电子电流，点火所需的阴极温度可以远低于这类传统发动机的阴极温度。较低的加热温度还导致了用于点火的较低的加热能量。同时，这一过程所需的通过同轴阴极的气体通过能力也可被大大降低。
附图说明
随后，借助于附图中描述的实施例来详细说明本发明的发动机。
图1是离子发动机的基本结构，
图2是静电发动机电子源的剖面视图。
具体实施方式
在图1描述的离子发动机中，气体从储料容器1中排出，在这里描述的实施例XENON情况下，经过玻璃料2进入到作为电离器的箱体3中。箱体3被一个永久磁铁4和一个与振荡回路5连接在一起的线圈状感应阴极6环绕。此外，在箱体3的内部布置有一个萃取阳极7。
箱体3的背离气体入口的端部上设置了出口，在这些出口前布置了萃取阴极8以及与其有一定距离的制动或屏蔽电极9。此外，在这一区域内还布置有形式为电子源的中和器10，在图2中详细说明其结构。
离子发动机以常规的形式接线，即在萃取阳极7上有一个例如4.5kV的正电压，而在萃取阴极8上有一个-2kV的加速电压，制动电极9处于零电位。由于这一电路配置以及环绕箱体3的感应装置4，5和6，从储料容器进入箱体3的气体被电离，同时，电子被萃取阳极7吸收，阳极充电的气体离子在处于萃取阳极7和萃取阴极8之间的加速电场的作用下，带着很高的能量通过出口离开箱体3。在那里，这些离子被电子源10提供的电子射线中和。
在电子源10中，其内部有一个阳极构成外壳11，其也被视为永久磁铁，以及一个阴极管12，其位于外壳11内的出口区域受到原有的阴极13的限制并被一螺旋线灯丝14所环绕。在阴极管12的内部，在其长轴区域将一个销钉状的附加电极15安装在支撑管16上，支撑管通过阴极管12内的绝缘部件17电绝缘。最后，如图中实线箭头指示的那样，在描述的实施例氙气(XENON)的情况下，气体对阴极管12的入口加载。这一气体流过阴极管12，并通过阴极管13的中心孔进入到作为箱体构造的阳极外壳11中。
如图中表明的那样，阳极11，阴极12和附加电极15通过电路18相互连接，在这一电路中，在阳极11和阴极管12之间，以及通电后连接的阴极13上存在有工作电压Uke。为了线路点火，在对阴极13进行加热后，以及在起辅助阳极作用的附加电极15和阴极管12之间进行短时气体加载后，断开脉冲放电Us/Is。由此，在阳极11和阴极13之间气体放电被点火。
在图2中，在阳极11内部，在阴极13前有一个阴影线区域，它表明等离子区19，电子e由此出来，通过阳极11的出口20进入到用箭头表明的离子射线21中，并与那里的离子中和。

Claims (4)

1.一种用于卫星和航天器的静电发动机，具有一个用于动力燃料气体的电离装置，至少一个动力燃料离子的加速装置以及气体流过的同轴阴极和装备着电子源的阳极，其用于中和处理的射线可与动力燃料离子射线相聚束，其特征是，在阴极管(12，13)的内部布置有一个附加电极(15)，在这一附加电极和阴极(12，13)之间可进行脉冲放电，以使在阳极(11)和阴极(12，13)之间点火进行气体放电。
2.根据权利要求1的发动机，其特征是，附加电极(15)安置在作为阴极管构造的同轴阴极(12)的内部。
3.根据权利要求2的发动机，其特征是，附加电极(15)被构造为固定在阴极管(12)长轴上圆柱销。
4.根据权利要求1至3之一的发动机，其特征是，同轴阴极(12)上流过氙气。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449941B1 (en) * 1999-04-28 2002-09-17 Lockheed Martin Corporation Hall effect electric propulsion system
US7838850B2 (en) * 1999-12-13 2010-11-23 Semequip, Inc. External cathode ion source
DE10130464B4 (de) * 2001-06-23 2010-09-16 Thales Electron Devices Gmbh Plasmabeschleuniger-Anordnung
FR2838102B1 (fr) 2002-04-08 2004-11-26 Agence Spatiale Europeenne Systeme de propulsion combine destine a un engin spatial
DE10224991A1 (de) * 2002-06-05 2004-01-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung der Zündspannung von Plasmen
US7464777B2 (en) * 2003-05-21 2008-12-16 Gonzalez Encarnacion H Power system for electrically powered land vehicle
US7791260B2 (en) * 2006-07-26 2010-09-07 The Regents Of The University Of Michigan Gas-fed hollow cathode keeper and method of operating same
US7870720B2 (en) * 2006-11-29 2011-01-18 Lockheed Martin Corporation Inlet electromagnetic flow control
DE102008022181B4 (de) * 2008-05-05 2019-05-02 Arianegroup Gmbh Ionentriebwerk
DE102008058212B4 (de) * 2008-11-19 2011-07-07 Astrium GmbH, 81667 Ionenantrieb für ein Raumfahrzeug
RU2503848C2 (ru) * 2011-06-16 2014-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП "НИИМаш") Импульсный электрический реактивный двигатель
FR2985292B1 (fr) * 2011-12-29 2014-01-24 Onera (Off Nat Aerospatiale) Propulseur plasmique et procede de generation d'une poussee propulsive plasmique
DE102012016225A1 (de) 2012-08-14 2014-03-13 Jürgen Blum Elektro-Feldenergie auf der Basis von zweidimensionalen Elektronensystemen, mit der Energiemasse in dem koaxialen Leitungs- und Spulensystem des koaxialen Generators und Transformators
US9181934B2 (en) * 2012-11-21 2015-11-10 The Boeing Company Rotary switch assembly for ion propulsion system
CN104269336B (zh) * 2014-09-04 2016-08-31 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器放电室磁极结构及其设计方法
RU2644798C1 (ru) * 2016-03-18 2018-02-14 Владимир Дмитриевич Шкилев Импульсный детонационный ракетный двигатель
RU2720602C2 (ru) * 2017-08-07 2020-05-12 Акционерное общество "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ" (АО "НИИМаш") Импульсный плазменный электрический реактивный двигатель
CN107633986B (zh) * 2017-08-25 2023-09-05 金华职业技术学院 一种产生电子束的方法
RU2702773C1 (ru) * 2018-04-16 2019-10-11 Владимир Дмитриевич Шкилев Пинчевый светоэрозионный ракетный двигатель
RU2709231C1 (ru) * 2018-12-01 2019-12-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Мембранный ионно-плазменный ракетный двигатель космического аппарата
RU2721923C1 (ru) * 2019-06-14 2020-05-25 Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" Способ запуска маршевого двигателя управляемой ракеты и устройство для его осуществления
CN113266542B (zh) * 2021-06-29 2022-05-17 哈尔滨工业大学 一种霍尔推力器磁路散热结构
CN114320799B (zh) * 2021-12-06 2024-11-01 兰州空间技术物理研究所 一种固态工质射频离子电推进系统
CN114658624B (zh) * 2022-03-24 2022-09-09 哈尔滨工业大学 一种适合大功率高比冲的霍尔推力器磁路结构及设计方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0463815A1 (en) * 1990-06-22 1992-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Vacuum ultraviolet light source
US5465023A (en) * 1993-07-01 1995-11-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Carbon-carbon grid for ion engines

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2145012A5 (zh) * 1971-07-06 1973-02-16 Thomson Csf
US4264813A (en) * 1979-06-29 1981-04-28 International Business Machines Corportion High intensity ion source using ionic conductors
US4783595A (en) * 1985-03-28 1988-11-08 The Trustees Of The Stevens Institute Of Technology Solid-state source of ions and atoms
US4719355A (en) * 1986-04-10 1988-01-12 Texas Instruments Incorporated Ion source for an ion implanter
US4838021A (en) * 1987-12-11 1989-06-13 Hughes Aircraft Company Electrostatic ion thruster with improved thrust modulation
EP0426110B1 (en) * 1989-10-31 1996-04-03 Nec Corporation Ion thruster for interplanetary space mission
US5211006A (en) * 1991-11-12 1993-05-18 Sohnly Michael J Magnetohydrodynamic propulsion system
US5369953A (en) * 1993-05-21 1994-12-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Three-grid accelerator system for an ion propulsion engine
US6121569A (en) * 1996-11-01 2000-09-19 Miley; George H. Plasma jet source using an inertial electrostatic confinement discharge plasma
US5947421A (en) * 1997-07-09 1999-09-07 Beattie; John R. Electrostatic propulsion systems and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0463815A1 (en) * 1990-06-22 1992-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Vacuum ultraviolet light source
US5465023A (en) * 1993-07-01 1995-11-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Carbon-carbon grid for ion engines

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Publication number Publication date
CN1245868A (zh) 2000-03-01
RU2243408C2 (ru) 2004-12-27
DE59913875D1 (de) 2006-11-09
US6195980B1 (en) 2001-03-06
EP0978651A1 (de) 2000-02-09
JP2000054951A (ja) 2000-02-22
DE19835512C1 (de) 1999-12-16
EP0978651B1 (de) 2006-09-27

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