[发明专利]用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构及方法

说明书

本发明提出了一种用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构，能够对霍尔推力器放电通道的几何参数及电磁参数在实验过程中在线连续调节，从而实现霍尔推力器性能的优化。本发明的通过两个真空丝杠步进电机分别控制推力器阳极位置及内铁芯‑内极靴位置，实现不破空的情况下霍尔推力器放电通道构型和磁极靴位置连续变化，无需加工多套霍尔推力器样机进行实验，极大缩减了霍尔推力器设计优化成本，缩短了研制周期，减小了工作量；能够以高精度连续调节设计参数，提高了设计精度，精确地覆盖到霍尔推力器最优化设计；在线实时调节设计参数，避免因破空等原因导致单参数改变后无法保证其他参数一致性改变，优化过程更加科学严谨。

技术领域

本发明属于霍尔推力器性能优化技术领域，尤其涉及一种用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构及方法。

背景技术

霍尔推力器作为一种空间电推进装置，具备系统干重小，结构工艺复杂程度低，推力功率比高，安全性好，同时能兼顾多种工作模式等明显优势，在航天器变轨、位置保持和深空探测方面具有广阔应用前景。霍尔推力器优化设计是指通过改变放电通道几何构型，磁场分布等参数以实现推力器性能、寿命及可靠性的提高。传统优化实验方法采用大量样机多次实验实现，其弊端在于实验成本高，设计周期长，工作量大，多次破空导致参数一致性差，且设计过程不能保证覆盖到最优解。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构及方法，能够对霍尔推力器放电通道的几何参数及电磁参数在实验过程中在线连续调节，从而实现霍尔推力器性能的优化。

为实现上述目的，本发明的用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构，包括内铁芯位移调节机构、阳极位移调节机构以及两个丝杠步进电机；

内铁芯以及阳极与推力器之间均不固定连接；其中，内铁芯与内铁芯位移调节机构连接；阳极与阳极位移调节机构连接；

令两个丝杠步进电机分别为第一步进电机和第二步进电机；所述内铁芯位移调节机构在第一步进电机驱动下，对内铁芯以及内极靴位置进行调整，实现导磁底座与内极靴之间内铁芯的长度变化；所述阳极位移调节机构，在第二步进电机驱动下，对阳极位置进行调整。

其中，所述内铁芯位移调节机构包括外极靴、外陶瓷环、内陶瓷环、内极靴、内铁芯、内铁芯套筒、内支撑筒、磁屏、外铁芯、外支撑筒、阳极工质分配装置、丝杠轴承以及位移机构连杆；

其中外极靴连接环形外铁芯，并固定于导磁底座上，内支撑筒和外支撑固定于导磁底座上；

内极靴固定于内铁芯顶端且套装在内陶瓷环内部，第一步进电机中的丝杠穿过丝杠轴承与内铁芯同轴相连；内极靴连同内铁芯经第一步进电机驱动沿着内铁芯套筒及内陶瓷环表面滑动，内铁芯始终同导磁底座相接触。

其中，所述阳极位移调节机构包括位移机构连杆以及位移机构连板；

其中，外陶瓷环、内陶瓷环、磁屏、阳极以及阳极工质分配装置共同组成霍尔推力器放电通道，其中阳极工质分配装置固定于阳极，阳极嵌套于磁屏内，并可沿轴向滑动；

阳极底端采用绝缘连接方式与位移机构连杆连接，位移机构连杆另一端固定于位移机构连板；位移机构连板连接第二步进电机，通过第二步进电机驱动位移机构连板沿位移机构连杆轴向移动。

其中，所述外极靴通过螺钉连接环形外铁芯。

其中，所述丝杠轴承材料为不导磁材料。

其中，所述位移机构连杆材料为不导磁材料。

本发明还提供了一种优化方法，采用本发明所述的用于霍尔推力器性能优化的多参数在线调节机构进行优化，包括如下步骤：