[发明专利]一种磁聚焦场致发射微电推进装置

说明书

本申请揭示了一种磁聚焦场致发射微电推进装置，包括推进剂存储腔、支撑连接结构、绝缘基底、发射极、绝缘支撑结构、栅极和环形磁铁，支撑连接结构安装于推进剂存储腔的输出端，发射极通过绝缘基底安装于支撑连接结构上，支撑连接结构、绝缘基底的通孔与推进剂存储腔的输出孔贯通；栅极通过绝缘支撑结构安装于支撑连接结构上方，绝缘支撑结构的高度高于栅极和绝缘基底的高度之和，栅极和发射极间隔设置，发射极位于绝缘支撑结构、栅极以及绝缘基板之间形成的空间内；环形磁铁套设于绝缘支撑结构上。本申请在装置电极附近增加电磁场，对产生的离子束流约束，驱使离子束流沿轴向方向喷出形成推力，有效降低羽流发散程度，减小羽流发散带来的推力损失。

技术领域

本发明属于空间电推进技术领域，涉及一种磁聚焦场致发射微电推进装置。

背景技术

场致发射微电推进装置由于具有结构简单、效率高、比冲大等优点，是未来微纳小卫星平台理想的动力装置。这种推进装置在使用过程中通常依靠电极间的强电场将推进剂电离并在电场力的作用下喷射出去，形成推力作用于卫星平台。推进剂电离后喷射出去的方向主要由电极间的电场位形来决定。目前已有的电推进装置设计存在的问题是因装置本身电极结构引起所产生的离子束流在高强电场中存在一种场发散效应，导致羽流发散角过大，进而导致推力损失、电极烧蚀和推进效率降低等。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种磁聚焦场致发射微电推进装置，技术方案如下：

一种磁聚焦场致发射微电推进装置，包括推进剂存储腔、支撑连接结构、绝缘基底、发射极、绝缘支撑结构、栅极和环形磁铁，其中：

所述支撑连接结构安装于所述推进剂存储腔的输出端，所述发射极通过所述绝缘基底安装于所述支撑连接结构上，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上均开设有通孔，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上的通孔L与所述推进剂存储腔的输出孔贯通且同轴排布；

所述栅极通过所述绝缘支撑结构安装于所述支撑连接结构上方，所述绝缘支撑结构的高度高于所述栅极和所述绝缘基底叠加后的高度之和，所述栅极和所述发射极间隔相对设置，所述发射极位于所述绝缘支撑结构、所述栅极以及所述绝缘基底之间形成的空间内；

所述环形磁铁套设于所述绝缘支撑结构上。

可选的，所述环形磁铁的外径与所述支撑连接结构的外径相同，且所述环形磁铁与所述支撑连接结构同轴安装。

可选的，所述绝缘支撑结构包括支撑部和用于承载所述栅极的承载部，所述承载部与所述支撑部的内径相同且同轴心设置，所述承载部的外径大于所述支撑部的外径；所述承载部、所述支撑部的外径壁、所述支撑连接结构之间形成环形空间，所述环形磁铁容置于所述环形空间内。

可选的，所述环形磁铁远离所述栅极的一端搭载于所述支撑连接结构上。

可选的，所述环形磁铁的内径与所述绝缘支撑结构的外径匹配，所述环形磁铁的内径壁与所述绝缘支撑结构的外径壁贴合安装。

可选的，所述环形磁铁为永磁铁。

可选的，所述环形磁铁为电磁线圈。

可选的，所述环形磁铁采用铷铁硼磁铁材料制成。

可选的，所述环形磁铁在栅极与发射极间区域所形成的磁场沿所述电推进装置轴线方向向上，并与所述栅极与所述发射极之间所形成的电场方向一致。

可选的，所述环形磁铁在栅极与发射极间区域形成的磁场的磁场强度为0～0.1T。

基于上述技术方案，本申请至少可以实现如下有益效果：

通过在装置电极附近增加附加电磁场，实现对产生的离子束流的约束，驱使离子束流沿轴向方向喷出形成推力，有效降低羽流发散程度，减小羽流发散带来的推力损失；提高了场致发射微电推进装置的推力水平，且结构简单可靠。