CN219974703U - 一种阵列电极离子风飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种阵列电极离子风飞行器，所述飞行器主体上搭载有多个离子风推力器，所述离子风推力器包含多个推力单元，所述推力单元包括桁架支撑结构以及阵列电极，多对电极呈阵列排布形成阵列电极，所述桁架支撑结构内支撑有多层阵列电极，各层阵列电极两端对应的桁架支撑结构上设有带有凹槽的电极契合面，各层阵列电极两端嵌入对应的电极契合面中实现安装固定。本实用新型通过阵列排布电极的方式实现了飞行器的离子风驱动，提高了飞行器的推进性能，同时提高了其环境适应性和可靠性。

Description

一种阵列电极离子风飞行器

技术领域

本实用新型主要涉及到电推进技术领域，尤其是一种阵列电极离子风飞行器。

背景技术

随着我国航天技术的不断发展，开展对具有独特科研价值的小行星的探测已经成为深空探测技术发展的必然趋势，而对火星表面的巡视飞行与数据采集更是该领域的重要课题之一。目前，探火用小型无人机主要采用电动旋翼推进系统，如美国“机智”号等。但由于火星表面昼夜温差大(可达160摄氏度)、环境气压低(约为地球表面气压的0.7％-0.8％)，使得推进系统中旋翼、电动机等结构部件的运行稳定性差、有效载荷比低、工作可靠性得到不保证，导致电动旋翼推进系统具有难以长时间稳定飞行的问题。

离子风推力器是一种电晕放电电推进装置，通过对电极施加高压，电离电极间的气体产生等离子体，利用阴极和阳极之间的电场加速作用，使等离子体喷出推力器本体从而获得推力。由于其具有比冲高、结构简单、稳定性强等显著优点，使其成为火星表面、南北极地等极端环境任务中的可靠选择。

然而，单电极放电的离子风推力器能产生的推力过小，并不足以支持飞行器自重与所搭载的探测仪器的重量。而采用阵列电极的离子风推力器具有较高的推进性能，能够很好的满足探火任务搭载科学探测仪器的要求，并且具有有效载荷比高、运行稳定性强等优点。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提出一种阵列电极离子风飞行器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种阵列电极离子风飞行器，所述飞行器主体上搭载有多个离子风推力器，所述离子风推力器包含多个推力单元，所述推力单元包括桁架支撑结构以及阵列电极，多对电极呈阵列排布形成阵列电极，所述桁架支撑结构内支撑有多层阵列电极，各层阵列电极两端对应的桁架支撑结构上设有带有凹槽的电极契合面，各层阵列电极两端嵌入对应的电极契合面中实现安装固定。

进一步地，本实用新型所述飞行器包括机翼，所述机翼包括流线型的翼型骨架，所述翼型骨架由翼肋以及机翼桁架组成，所述翼型骨架外附着有蒙皮。

进一步地，本实用新型所述翼型骨架外附着有由柔性太阳能电池板构成的蒙皮。

进一步地，本实用新型所述推力单元与安装通道之间通过可拆装的连接结构安装连接。所述连接结构包括但不限于卡扣或/和卡槽。

进一步地，本实用新型所述电极为长条形。

进一步地，本实用新型各层阵列电极中的电极安装方向保持一致。

进一步地，本实用新型各层阵列电极中的电极数目相同。

进一步地，本实用新型各安装通道围绕飞行器质心均衡分布。

进一步地，本实用新型所述推力器单元为4个。

相比现有技术，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型提出的离子风推力器，其放电电极在二维面的排列方式为阵列排布，并在此基础上设计多层阵列电极的空间电极面排列方式，提高了推力器的能量馈入效率。另外，通过多层次多推力单元的电极阵列布局，提升了离子风推力器的推力。

本实用新型中各推力单元独立设置，通过合理设计，使各推力单元的每对电极之间独立放电，每对电极产生的电场对相邻电场中的电极的作用效果可忽略，确保放电连续均匀。

进一步地，设计了具有流线型翼型外形的离子风推力器，其可以直接作为机翼搭载在飞行器上，如此一体化设计减少结构零件，使结构简单可靠。如将上述设计应用到离子风火星飞行器上，能够降低火星大气给飞行器带来的不利影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为一实施例的结构示意图；

图2为一实施例中推力器单元的结构示意图；

图3为一实施例中翼型骨架的结构示意图；

图4为一实施例中推力器单元的安装位置示意图；

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

具体实施方式

本部分所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，一实施例中，提供一种阵列电极离子风飞行器，包括飞行器主体100以及机翼300，所述飞行器主体100上搭载有多个离子风推力器200。

一实施例提供的一种离子风推力器，包含多个推力单元。如图2所示，所述推力单元包括桁架支撑结构201以及阵列电极203，多对电极呈阵列排布形成阵列电极203，所述桁架支撑结构201内支撑有多层阵列电极203，各层阵列电极203两端对应的桁架支撑结构201上设有带有凹槽的电极契合面202，各层阵列电极203两端嵌入对应的电极契合面202中实现安装固定。所述电极为长条形，各层阵列电极203中的电极安装方向保持一致。各层阵列电极203中的电极数目相同。在离子风飞行器上搭载上述离子风推力器，通过阵列排布电极的方式实现了飞行器的离子风驱动，提高了飞行器的推进性能，同时提高了其环境适应性和可靠性。

上述飞行器可以为离子风火星飞行器，离子风火星飞行器用于在火星表面巡视飞行与数据采集的探测目标。

一实施例提供的一种机翼300。如图3所示，包括流线型的翼型骨架301，所述翼型骨架301由翼肋302以及机翼桁架303组成，翼型骨架301外附着有蒙皮304以使结构封闭。优选地，其中所述翼型骨架301外附着有由柔性太阳能电池板构成的蒙皮以使结构封闭。

飞行器主体100内设置有多个用于安装推力单元的安装通道，其中图4中的安装通道为4个，分别为第一推力单元安装通道101、第二推力单元安装通道102、第三推力单元安装通道102、第四推力单元安装通道104。四个推力单元分别安装在对应的安装通道中，所述推力单元与安装通道之间可以进一步通过连接装置安装固定，包括但不限于图4所示的推力单元通过定位凹槽105以及连接卡扣106与对应的安装通道内壁实现安装固定。各推力单元独立安装，互不影响工作状态，增大推力器推力。

可以理解，离子风推力器除了推力单元外，还包括其他常规组成模块，如电源模块、升压模块、控制模块等，本实用新型对应这些常规模块的结构以及设计方案不作限定，本领域技术人员可以在现有公开方案中进行合理的选择。不失一般性，电源模块可以设计为采用12V锂电池和太阳能电池板双通道供电，工作时由锂电池供电，作为蒙皮的柔性太阳能电池板向锂电池充电。不是一般性升压模块包括逆变模块和倍压整流模块，由直流

——升压——整流的链路构成。对于控制模块，可以采用差速控制器，通过改变不同电极的放电功率实现推力器的航向改变，即通过对不同位置电极电压的分别控制，实现精细化的操控。

本实用新型未尽事宜为公知技术。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书加载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种阵列电极离子风飞行器，其特征在于，包括飞行器主体，所述飞行器主体上搭载有多个离子风推力器，所述离子风推力器包含多个推力单元，所述推力单元包括桁架支撑结构以及阵列电极，多对电极呈阵列排布形成阵列电极，所述桁架支撑结构内支撑有多层阵列电极，各层阵列电极两端对应的桁架支撑结构上设有带有凹槽的电极契合面，各层阵列电极两端嵌入对应的电极契合面中实现安装固定。

2.根据权利要求1所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，包括机翼，所述机翼包括流线型的翼型骨架，所述翼型骨架由翼肋以及机翼桁架组成，所述翼型骨架外附着有蒙皮。

3.根据权利要求2所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，推力单元与安装通道之间通过可拆装的连接结构安装连接。

4.根据权利要求3所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，所述连接结构为卡扣或/和卡槽。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，所述电极为长条形。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，各层阵列电极中的电极安装方向保持一致。

7.根据权利要求6所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，各层阵列电极中的电极数目相同。

8.根据权利要求7所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，各安装通道围绕飞行器质心均衡分布。

9.根据权利要求7所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，所述推力单元为4个。

10.根据权利要求2或3或4所述的阵列电极离子风飞行器，其特征在于，所述翼型骨架外附着有由柔性太阳能电池板构成的蒙皮。