CN217002172U - 一种射频离子推力器底部进气装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于射频离子推力器技术领域，涉及一种射频离子推力器底部进气装置，包括放电室、射频天线、栅极系统和气体供应环，射频天线缠绕在放电室外部；所述气体供应环为空心圆柱结构，在气体供应环的内壁上开有若干个出气孔；所述气体供应环安装于放电室底部，栅极系统设置在气体供应环的外侧；在气体供应环的外壁上开有进气孔，进气孔连接有进气管，进气管另一端与工质气体储罐连接。气体供应环安装于放电室底部，工质气体可以更长时间停留在放电室中，提高了工质气体在放电室中的均匀度和停留时间，从而提高了工质气体的电离率，减少了工质气体的损失，提高现有射频离子推力器的放电性能和工质利用率。
Description
技术领域
本实用新型属于射频离子推力器技术领域，特别是涉及一种射频离子推力器底部进气装置。
背景技术
射频离子推力器是将射频感性耦合等离子体放电和静电场引出正离子相结合，通过喷射离子产生推力，将电能转化为航天器动能的装置，主要包含进气系统、放电室、射频线圈和栅极系统，具有高比冲、长寿命、高效率等优点，广泛应用于航天器的姿态控制、轨道保持、阻力补偿和深空探测等任务。
根据放电室和感应线圈的形状和位置的不同，常规的射频离子推力器主要有两种工质气体输入方式。对于感应线圈环绕放电室侧面的圆柱形结构射频离子推力器，采用从顶面设置出气通道，例如公告号为CN210637195U的中国实用新型专利，其在放电室顶面开有连通气路并与气体分配器连接；对于感应线圈绕成圆盘放置在放电室的顶部的平面型结构射频离子推力器，采用在侧面设置输入通道，例如公告号为US2017/0036785A1的美国实用新型专利。
采用以上两种进气方式工质气体在放电室内的流动路径很短，工质气体进入放电室后在压力梯度的驱动作用下迅速流出，工质气体在放电室中停留的时间过短，以至于现有的射频离子推力器特别是微型射频离子微推力器的放电性能和工质利用率偏低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种射频离子推力器底部进气装置，解决了射频离子推力器在使用顶面或侧面进气方式中放电性能和工质利用率偏低的问题。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种射频离子推力器底部进气装置，包括放电室、射频天线、栅极系统和气体供应环，射频天线缠绕在放电室外部；
所述气体供应环为空心圆柱结构，在气体供应环的内壁上开有若干个出气孔；
所述气体供应环安装于放电室底部，栅极系统设置在气体供应环的外侧；
在气体供应环的外壁上开有进气孔，进气孔连接有进气管，进气管另一端与工质气体储罐连接。
进一步，在气体供应环内部预制有中空环和出气通道，中空环上开有若干个出气口，出气口与出气孔通过出气通道连通。
进一步，出气通道的轴线与气体供应环的轴线夹角为30°。
进一步，在气体供应环和栅极系统之间设有绝缘垫片。
进一步，出气孔共设有8个，且沿气体供应环内侧环向均匀分布。
进一步，进气孔的直径为3.18mm，出气孔的直径为1mm。
进一步，气体供应环和进气管采用金属材料，气体供应环和进气管采用焊接连接。
进一步，在射频天线外设有铁氧体。
进一步，进气管外径与进气孔的外径相同。
进一步，栅极系统包括由内至外依次平行设置的屏栅和加速栅。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型公开了一种射频离子推力器底部进气装置，气体供应环安装于放电室底部，工质气体可以更长时间停留在放电室中，提高了工质气体在放电室中的均匀度和停留时间，从而提高了工质气体的电离率，减少了工质气体的损失，提高现有射频离子推力器的放电性能和工质利用率。结构简单，安装方便，平面型结构或圆柱形结构射频离子推力器均可采用。
进一步，在气体供应环的内部预制有一中空环，中空环上再设计多个出气孔，通过预制一中空环，工质气体进入气体供应环后先在中空环内流动，可以使工质气体在径向上分布更加均匀，每个出气孔通过的工质流量近似相同，起到气体分配的作用，以确保工质气体可以通过出气孔尽可能均匀地流入放电室内。
进一步，出气通道的轴线与气体供应环的轴线夹角为30°，出气孔的轴线与气体供应环的轴线夹角应尽可能小，使得工质气体以和羽流引出相反的方向进入放电室，以延长工质气体的流通路径，增加工质气体在放电室内的停留时间。
进一步，在气体供应环和栅极系统之间设有绝缘垫片，以实现金属供应环和栅极之间的电气绝缘。
附图说明
图1是本实用新型的一种射频离子推力器底部进气装置的结构示意图；
图2是本实用新型的气体供应环的结构示意图；
图3是图2的剖视图。
其中，1为进气管，2为气体供应环，3为放电室，4为射频天线，5为铁氧体，6为绝缘垫片，7为栅极系统，8为中空环，9为出气孔，10为工质气体的流通方向，11为羽流引出方向。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅为本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。
以下附图中提供的本实用新型实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而仅仅是表示本实用新型选定的一种实施例。基于本实用新型的附图及实施例，本领域技术人员在没有做出创造性唠叨的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
需要说明的是：术语“包含”、“包括”或者其他任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，使得包括一系列要素的过程、元素、方法、物品或者设备不仅仅只包括那些要素，还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括该其过程、元素、方法、物品或者设备所固有的要素。
下面结合附图对本实用新型进行进一步说明。
如图1所示，本实用新型公开了一种射频离子推力器底部进气装置，包括放电室3、射频天线4、栅极系统7和气体供应环2，射频天线4缠绕在放电室3外部；所述气体供应环2为空心圆柱结构，在气体供应环2的内壁上开有若干个出气孔9；所述气体供应环2安装于放电室3底部，栅极系统7设置在气体供应环2的外侧；在气体供应环2的外壁上开有进气孔，进气孔连接有进气管1，进气管1另一端与工质气体储罐连接。
进气管1外径与进气孔直径相同，设计为3.18mm，连接方式为焊接；进气管1另一端与外部工质气体储罐(图中未示出)相连。
更优地，如图3所示，所述气体供应环2内预制有中空环8和出气通道，中空环8上开有若干个出气口，出气口与出气孔9通过出气通道连通。通过预制一中空环8，工质气体进入气体供应环2后先在中空环8内流动，可以使工质气体在径向上分布更加均匀，每个出气孔9通过的工质流量近似相同，起到气体分配的作用，以确保工质气体可以通过出气孔9尽可能均匀地流入放电室3内。
更优地，出气通道的轴线与气体供应环2的轴线夹角为30°，出气通道的轴线与气体供应环2的轴线夹角应尽可能小，使得工质气体以和羽流引出相反的方向进入放电室，以延长工质气体的流通路径，增加工质气体在放电室3内的停留时间。
更优地，出气孔9共有八个，在环内侧对称分布，从而使工质气体可以尽可能均匀地流入放电室3。
出气孔9的直径为1mm，以增加流速，从而通过形成一种射流使工质气体尽可能长时间保持在放电室3中。
所述放电室3为圆柱形放电室3，采用氧化铝陶瓷制作，所述射频天线4通过铁氧体5增强射频天线4耦合系数。
所述气体供应环2和进气管1采用金属材料，所述气体供应环2和进气管1采用焊接连接。
更优地，栅极系统7包括由内至外依次平行设置的屏栅和加速栅。所述栅极系统7用绝缘垫片6与气体供应环2隔开，射频天线4与铁氧体5固定于放电室3的顶面，气体供应环2固定于放电室3底部开口处。
工作时，工质气体通过进气管1由工质气体储罐输送到气体供应环2，工质气体在气体供应环2的中空环8内均匀流动，并通过八个对称排列的孔以射流的形式进入放电室3中，同时射频功率源通过匹配系统将射频能量输送至射频天线4，射频天线4将射频能量耦合至工质气体使其电离，栅极系统7施加直流偏压加速引出正离子形成羽流，从而产生了推力。
工质气体从八个对称排列的孔进入放电室3后，先以和羽流引出方向11相反的方向进入放电室3，然后在压力梯度的作用下逐渐减速并改变方向，如图1中的气体流通方向10，最后流出放电室3。气体供应环2安装于放电室3底部，提高了工质气体在放电室3中的均匀度和停留时间，从而提高了工质气体的电离率，减少了工质气体的损失，提高现有射频离子推力器的放电性能和工质利用率。
Claims (10)
1.一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，包括放电室(3)、射频天线(4)、栅极系统(7)和气体供应环(2)，射频天线(4)缠绕在放电室(3)外部；
所述气体供应环(2)为空心圆柱结构，在气体供应环(2)的内壁上开有若干个出气孔(9)；
所述气体供应环(2)安装于放电室(3)底部，栅极系统(7)设置在气体供应环(2)的外侧；
在气体供应环(2)的外壁上开有进气孔，进气孔连接有进气管(1)，进气管(1)另一端与工质气体储罐连接。
2.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，在气体供应环(2)内部预制有中空环(8)和出气通道，中空环(8)上开有若干个出气口，出气口与出气孔(9)通过出气通道连通。
3.根据权利要求2所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，出气通道的轴线与气体供应环(2)的轴线夹角为30°。
4.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，在气体供应环(2)和栅极系统(7)之间设有绝缘垫片(6)。
5.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，出气孔(9)共设有8个，且沿气体供应环(2)内侧环向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，进气孔的直径为3.18mm，出气孔(9)的直径为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，气体供应环(2)和进气管(1)采用金属材料，气体供应环(2)和进气管(1)采用焊接连接。
8.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，在射频天线(4)外设有铁氧体(5)。
9.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，进气管(1)外径与进气孔的外径相同。
10.根据权利要求1所述的一种射频离子推力器底部进气装置，其特征在于，栅极系统(7)包括由内至外依次平行设置的屏栅和加速栅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202220938383.7U CN217002172U (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种射频离子推力器底部进气装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202220938383.7U CN217002172U (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种射频离子推力器底部进气装置 |
Publications (1)
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| CN217002172U true CN217002172U (zh) | 2022-07-19 |
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ID=82377934
Family Applications (1)
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| CN202220938383.7U Active CN217002172U (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种射频离子推力器底部进气装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN217002172U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
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2022
- 2022-04-21 CN CN202220938383.7U patent/CN217002172U/zh active Active
Cited By (3)
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| 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 |
| CN115681059B (zh) * | 2023-01-03 | 2023-06-06 | 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 |
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