[发明专利]离子推进器及其制备方法

说明书

本发明公开一种离子推进器及其制备方法，该离子推进器制备方法包括：多个预制生瓷片层叠并层压形成前部；多个预制生瓷片层叠并层压形成后部；将前部和后部组装放置在烧结模具中，前部与后部的锥形部紧密配合；将主阴极放置在前部的阴极孔中，并在阴极孔中填充陶瓷浆料以固定主阴极；将烧结模具放置在加热炉中烧结。该离子推进器采用了模块化加工方法，在每个模块制造时，均采用将多个预制生瓷片层叠在一起，并层压的方法，具有工艺简单、成本低的优点，且制成的离子推进器尺寸小，并具有良好的耐高温性能。

技术领域

本发明涉及空间推进技术领域，尤其涉及一种离子推进器及其制备方法。

背景技术

离子推进器，又称离子发动机，为空间电推进技术中的一种，其特点是推力小、比冲高，广泛应用于微小卫星的空间推进，如姿态控制、位置保持、轨道机动和空间飞行等。

随着微小卫星广泛应用于通信、对地遥感、行星际探测等领域，对离子推进器的应用需求不断增加，制备工艺简单、低成本的离子推进器成为首选。另外，由于微小卫星工作的宇宙空间环境复杂，尤其是温度变化范围大，对所使用的离子推进器的耐高温性能提出了较高的要求。

发明内容

本发明提供一种离子推进器及其制备方法，该制备方法工艺简单、成本低，且采用该方法制备的离子推进器具有良好的耐高温性能。

本发明提供的一种离子推进器的制备方法，包括：步骤101、多个预制生瓷片层叠并层压形成前部，所述前部包括阴极孔和进气孔；步骤102、多个预制生瓷片层叠并层压形成后部，所述后部包括中部和尾部，所述中部包括锥形部和桶部；反应腔室位于所述中部内，所述反应腔室内放置有外形与所述反应腔室匹配的预制碳块，所述预制碳块表面与所述锥形部对应的位置形成有阳极金属层；所述尾部包括具有多个喷孔且间隔一定距离相对设置的加速栅阴极和加速栅阳极；引出电极穿过所述锥形部；所述中部外表面形成有永磁体插槽；步骤103、将所述前部和所述后部组装放置在烧结模具中，所述前部与所述后部的所述锥形部紧密配合，以使所述阴极孔和所述进气孔与所述反应腔室连通；步骤104、将主阴极放置在所述阴极孔中，并在所述阴极孔中填充陶瓷浆料以固定所述主阴极；步骤105、将所述烧结模具放置在加热炉中烧结。

进一步地，所述步骤101具体包括：切割生瓷带形成生瓷片；在所述生瓷片的指定位置上形成通孔和/或开口，以形成预制生瓷片；在所述通孔和/或所述开口中填充碳膜；将多个填充有所述碳膜的所述预制生瓷片层叠并层压，所述通孔连通形成所述阴极孔，所述开口和所述通孔连通形成所述进气孔。

进一步地，所述步骤102具体包括：切割生瓷带形成生瓷片；在所述生瓷片上形成开口和/或通孔,以形成预制生瓷片；在所述预制生瓷片上印刷所述引出电极；将外形尺寸逐渐增大的多个所述预制生瓷片层叠形成所述锥形部，所述引出电极形成在所述锥形部；将与所述锥形部最大预制生瓷片外形尺寸相同的多个所述预制生瓷片层叠形成所述桶部，所述锥形部和所述桶部的所述通孔连通形成反应腔室，所述开口形成所述永磁体插槽；在所述预制生瓷片的所述通孔内填充碳膜，并在填充有碳膜的所述预制生瓷片表面印刷栅金属层，形成所述加速栅阴极和所述加速栅阳极，填充有碳膜的所述通孔形成所述喷孔；将所述加速栅阳极、所述预制生瓷片、所述加速栅阴极依次层叠并层压，形成所述尾部；将所述锥形部、所述桶部、所述预制碳块、所述尾部依次层叠在一起，并层压。

进一步地，所述步骤101还包括：在层叠所述预制生瓷片前，形成第一温度传感器、第一压力传感器和振动传感器；所述步骤102还包括：在层叠所述预制生瓷片前，形成第二温度传感器和第二压力传感器。

可选地，形成所述第一温度传感器或所述第二温度传感器的步骤具体包括：在第一生瓷片上形成介质通孔；在所述介质通孔中填充温敏陶瓷；在所述第一生瓷片上方相邻的第二生瓷片朝向所述第一生瓷片的表面上印刷上电极，所述上电极覆盖所述介质通孔并延伸至所述第二生瓷片边缘；在所述第一生瓷片下方相邻的第三生瓷片朝向所述第一生瓷片的表面上印刷下电极，所述下电极覆盖所述介质通孔并延伸至所述第三生瓷片边缘。