[发明专利]带式工质供给激光烧蚀微推力器

说明书

本发明公开了一种带式工质供给激光烧蚀微推力器包括：带式工质、工质供给组件和激光组件，激光组件产生激光并将激光聚焦到聚焦光斑；工质供给组件包括绞盘装置，带式工质缠绕在绞盘装置上，并随绞盘装置的转动，带式工质作单向线性运动地通过聚焦光斑发生烧蚀。该推力器结构简单，避免使用往复机构，仅需通过一次激光聚焦光斑即可实现对工质的充分利用。

技术领域

本发明涉及一种带式工质供给激光烧蚀微推力器，属于微纳卫星微推进领域。

背景技术

激光烧蚀微推力器作为一种电推力器技术，经过近30年的发展，已经成为微纳卫星推力器技术领域重要的研究热点。激光烧蚀微推力器冲量元小、比冲较高、结构紧凑、功耗较低，能较好的满足微纳卫星推进系统的动力需求。

德国和日本等国家先后开展了激光烧蚀微推力器的研制。德国宇航中心研制了一种纳秒脉宽激光烧蚀固体材料的激光烧蚀微推力器，采用固体材料通过恒力弹簧推挤供给工质，激光以45°角度倾斜反射式烧蚀工质材料。日本提出了一种预置烧蚀坑，将被烧蚀工质填入预置烧蚀坑中，进行约束烧蚀。我国的激光烧蚀推力器研制工作起步较晚，借鉴其他国家的研究经验，研制了一种碟片式的激光烧蚀微推力器，提出了一种液态工质的激光烧蚀推力器工作模式。

综合国内外研究情况来看，所研制的激光烧蚀微推力器主要存在以下两个方面的问题：工质供给方式和激光烧蚀模式。工质供给方式为二维传导，使推力器对外输出力矩复杂，增加激光烧蚀微推力器的体积；激光烧蚀采用单个激光器烧蚀，获得的烧蚀量较小，脉冲冲量有限，烧蚀区域较小。另外，如液体工质供给量难以控制，碟片式工质供给总冲有限，以及反射式激光与工质烧蚀能量耦合效率较低等问题都没有得到很好的解决。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种带式工质供给、多路激光透射烧蚀的带式工质供给激光烧蚀微推力器，该推力器中所用工质带仅在其中进行一维运动(即线性运动)即可实现工质的传送，无需工质往复运动。

所述带式工质供给激光烧蚀微推力器包括：所述带式工质、工质供给组件和激光组件，所述激光组件产生激光并将所述激光聚焦到聚焦光斑；所述工质供给组件包括绞盘装置，所述带式工质缠绕在所述绞盘装置上，并随所述绞盘装置的转动，所述带式工质作单向线性运动地通过所述聚焦光斑发生烧蚀。

优选地，绞盘装置包括主动绞盘、从动绞盘和绞盘齿轮，所述主动绞盘的转动轴上设有所述绞盘齿轮，并通过所述绞盘齿轮驱动所述主动绞盘；所述带式工质的一端缠绕于所述主动绞盘上，并从所述主动绞盘上输出；所述带式工质的另一端缠绕于所述从动绞盘上，并输入所述从动绞盘。

优选地，绞盘装置还包括导向轮和阻尼轮，所述导向轮设置于所述主动绞盘的输出端，所述带式工质驱动所述导向轮；所述阻尼轮设置于所述从动绞盘的输入端，所述带式工质驱动所述阻尼轮。

优选地，绞盘装置还包括驱动装置，所述驱动装置驱动所述主动绞盘。

优选地，驱动装置包括电机和输出齿轮，所述电机的输出轴上设有所述输出齿轮，所述输出齿轮与所述绞盘齿轮传动啮合。

优选地，激光组件包括激光器组、聚焦镜组和喷管组，所述激光器组与所述聚焦镜组光路连接，所述激光器组产生的激光经所述聚焦镜组后形成聚焦光斑组；所述喷管组正对所述聚焦光斑组设置。

优选地，激光器组包括多个激光器；所述聚焦镜组包括多个聚焦镜；所述喷管组包括多个喷管；所述激光器与所述聚焦镜光路连接；所述聚焦光斑组包括多个聚焦光斑，所述喷管正对所述聚焦光斑设置。

优选地，激光器组中所含激光器按阵列形式排布；所述聚焦镜组中所含聚焦镜按阵列形式排布；所述喷管组中所含喷管按阵列形式排布。

优选地，激光器的最高出光功率为10W，激光波长为500～1000nm。