[发明专利]一种具有缓冲腔的霍尔推力器

说明书

一种具有新型缓冲腔的霍尔推力器，属于霍尔推力器技术领域。本发明解决现有小功率霍尔推力器由于尺寸过小导致的气体密度和均化程度不高的问题。本发明的内陶瓷屏和外陶瓷屏为内外嵌套的圆筒结构，内陶瓷屏和外陶瓷屏之间具有径向空隙和轴向空隙，构成内陶瓷屏和外陶瓷屏之间的缓冲腔结构；所述的阳极和外陶瓷屏通过气体分配器和螺母固定安装在底板上；内永磁铁通过永磁铁支架固定安装在内陶瓷屏内，并使用固定螺母与底板固定安装；外永磁铁套装在外陶瓷屏的外侧。本发明的放电通道采用外陶瓷屏和内陶瓷屏插接构成，外陶瓷屏和内陶瓷屏之间的区域形成缓冲腔，通过新型的缓冲腔结构增大了气体运动路径，使气体均化的更充分。

技术领域

本发明涉及一种具有缓冲腔的霍尔推力器，属于霍尔推力器技术领域。

背景技术

霍尔推力器是目前被广泛应用在电推进系统中，与传统的化学推进相比，具有效率高、比冲高、推力密度大、效率高以及寿命长等优点。其工作原理是：霍尔推力器放电通道内存在正交的电磁场，从阴极发射到通道内的电子受到正交电磁场的作用而向阳极漂移，与此同时与从气体分配器喷出的工质气体发生碰撞电离，电离出的电子由于质量小，被径向磁场约束在通道内，而离子质量大，磁场无法对其进行约束，从而在轴向电场力的作用下向通道出口加速喷出，从而产生推力。

随着航天事业的不断发展，对霍尔推力器的性能提出了更高的要求。而中性气体的流动对霍尔推力器的放电有很大的影响，研究表明，增加通道内的中性气体密度、提高中性气体的均化程度能够有效的增加推力器的电离度和性能以及放电稳定性。中等及以上的霍尔推力器通常采用缓冲腔的方式来均化气体，并增加气体密度，从而达到提高性能和稳定性的目的。

而小功率霍尔推力器的结构尺寸很小、通道很短，在这样狭小的空间内继续采用一般功率霍尔推力器的复杂缓冲腔会造成小功率推力器的尺寸和重量的增加，并且短通道无法像正常尺寸霍尔推力器一样能够包裹住气体，因此通道内气体密度无法维持在高水平，无法保证充分电离。同时霍尔推力器的基本物理过程也限制了小功率霍尔推力器的通道无法做到更窄从而增加通流密度，因为这会导致严重的等离子体对壁面的轰击，而且均化效果更加难以保证。因此，综合以上矛盾，需要一种新型的缓冲结构来解决小功率霍尔推力器的中性气体流动问题是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有小功率霍尔推力器由于尺寸过小导致的气体密度和均化程度不高的问题，提供了一种具有缓冲腔的霍尔推力器，利用新型缓冲腔提高小功率霍尔推力器的中性气体的均化程度和密度，进而提高了霍尔推力器得放电性能和稳定性。

本发明的技术方案：

一种具有缓冲腔的霍尔推力器，包括底板1、螺母2、气体分配器3、永磁铁支架4、固定螺母5、外陶瓷屏7、内陶瓷屏9、阳极10、外永磁铁11和内永磁铁12；外陶瓷屏7和内陶瓷屏9为内外嵌套的圆筒结构，外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间具有径向空隙和轴向空隙，构成外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间的缓冲腔结构；所述的阳极10和内陶瓷屏9通过气体分配器3和螺母2固定安装在底板1上；内永磁铁12通过永磁铁支架4固定安装在外陶瓷屏7内，并使用固定螺母5与底板1固定安装；外永磁铁11套装在内陶瓷屏9的外侧。

优选的：所述的外陶瓷屏7和内陶瓷屏9的底部中心均开有圆形通孔，并且外陶瓷屏7的底部下表面圆形通孔的边沿设有圆筒状的外陶瓷屏安装部，内陶瓷屏9的底部上表面圆形通孔的边沿设有圆筒状的内陶瓷屏安装部，内陶瓷屏安装部与外陶瓷屏安装部插接安装构成分体陶瓷连接部8，形成外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间的轴向空隙，使外陶瓷屏7和内陶瓷屏9之间形成缓冲腔结构。

优选的：所述的阳极10包括套体和安装座，圆筒状的套体固定安装在环状的安装座的内圆边沿上；所述的套体套装在分体陶瓷连接部8的外侧，安装座与内陶瓷屏9的底部通过气体分配器3建立连接安装。

优选的：所述的气体分配器3紧贴阳极10的套体外壁并穿过安装座，将阳极10和内陶瓷屏9的底部通过螺母2螺接在底板1上。