[发明专利]一种气体捕集装置用准直结构及其实现方法

说明书

本发明公开了一种气体捕集装置用准直结构及其实现方法，包括与气体捕集装置主体连接的准直器主体，准直器主体为空心管状的伸缩组件，准直器主体的管道与空气分子的流动方向平行，且准直器主体与气体捕集装置主体组成的气体捕集流道的长度可调，准直器主体与航天器的控制系统连接，准直器主体形成多条狭窄且长度可调的气体捕集流道以降低气体的逃逸率；控制系统根据预测的飞行环境初步设定准直器主体的初始长度，且控制系统根据航天器空间飞行时的实时飞行环境自动调整准直器主体的长度以获得为航天器提供合适推力的气体捕获效率，本发明通过对准直器主体的长度进行调节以获得目标气体捕集效率，为航天器飞行提供最合适推力。

技术领域

本发明涉及航天器技术领域，具体涉及一种气体捕集装置用准直结构及其实现方法。

背景技术

吸气式电推进是实现超低轨航天器长期轨道保持的一种极具潜力的推进技术。该吸气式电推进系统无需从地面携带推进工质，而是通过捕获空间稀薄大气中的气体分子，经减速、增压后作为推进工质提供给电推力器。为了高效捕获气体分子，需要使用不同于传统吸气式发动机的气体捕集装置，气体捕集装置是吸气式电推力器的关键部件，负责收集来流粒子作为推进工质。

采用吸气式电推进系统的航天器为了高效捕获气体分子，需要使用不同于传统吸气式发动机的气体捕集装置，气体捕集装置通常包括准直器、分子泵、收缩型面等部件，现有的吸气式电推进系统还存在的缺陷为：

传统的气体捕集装置的准直器长度通常为根据地面计算获得理论值确定后形成固定长度，航天器在空间飞行过程中准直器的长度无法实现调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体捕集装置用准直结构及其实现方法，以解决现有技术中准直器长度通常为根据地面计算获得理论值确定后形成固定长度，航天器在空间飞行过程中准直器的长度无法实现调节的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种气体捕集装置用准直结构，包括与气体捕集装置主体连接的准直器主体，所述准直器主体的迎风端作为所述气体捕集装置的气体捕集入口，

所述准直器主体为空心管状的伸缩组件，所述准直器主体的管道与空气分子的流动方向平行，且所述准直器主体与所述气体捕集装置主体组成的所述气体捕集流道的长度可调，所述准直器主体与所述航天器的控制系统连接，所述准直器主体形成多条狭窄且长度可调的气体捕集流道以降低气体的逃逸率；

所述控制系统根据预测的飞行环境初步设定所述准直器主体的初始长度，且所述控制系统根据航天器空间飞行时的实时飞行环境参数自动调整所述准直器主体的长度以获得为航天器提供合适推力的气体捕获效率。

作为本发明的一种优选方案，所述准直器主体包括固定部、伸缩部和驱动部；

所述固定部用于与所述气体捕集装置主体的平行段固定连接；

所述伸缩部与所述固定部活动连接，且伸缩部沿着所述固定部的轴向滑动；

所述驱动部用于在空间飞行过程中驱动所述伸缩部沿所述固定部的轴向伸缩以调节所述准直器主体的长度。

作为本发明的一种优选方案，所述固定部的横截面与所述伸缩段的横截面的形状相同，且所述固定部与所述伸缩部以嵌套方式活动连接以实现轴向滑动。

作为本发明的一种优选方案，所述固定部的内部通过至少一个第一隔板将所述固定部沿着轴向方向分隔成多个并列分布的第一直管，所述伸缩部的内部通过至少一个第二隔板将所述伸缩部沿着轴向方向分隔成多个第二直管。

作为本发明的一种优选方案，所述第二直管的横截面轮廓形状和数量均与所述第一直管的横截面轮廓形状和数量相同，所述驱动部驱动每一个所述第二直管沿着匹配的所述第一直管的轴向滑动。