[发明专利]一种能够产生可控力矩的霍尔推力器

说明书

本发明涉及一种能够产生可控力矩的霍尔推力器，属于霍尔电推进技术领域。本发明将传统单一的环型气体分配器进行分段设计，将气体分配器的内部缓冲腔利用缓冲腔隔板分割为若干段，采用主体结构为分瓣式结构，使得气体分配器的气密性更好，每一段分配器都分别由一条管路供气，通过控制每条管路供气的气体流量，从而达到通道各区域内氙工质密度不同的目的，本发明的分段设计采用阳极‑多段气体分配器一体化的设计思路，将分段结构作为一个整体施加阳极电压，保证阳极放电电压的一致，使得电压不会做为变量影响放电。

技术领域

本发明涉及一种能够产生可控力矩的霍尔推力器，属于霍尔电推进技术领域。

背景技术

与传统的化学推进相比，电推进技术凭借其比冲高、寿命长以及重量轻等特点，越来越广泛的应用于航天器的南北位置保持、轨道转移、深空探测等飞行任务。这其中又以霍尔电推进技术最成熟、应用最广泛，国外多数在轨电推进航天器均采用霍尔推力器进行位置保持，例如典型的SPT-100霍尔推力器，目前在轨数量接近500台。

霍尔推力器的基本工作原理为：从阴极出射的电子进入推力器通道后，受正交的电磁场影响进行周向的霍尔漂移，同时，从阳极区域排出的氙工质与周向漂移的电子发生碰撞电离，而后氙离子在等离子体自洽形成的电场的作用下加速射出，从而形成轴向的推力。

通常，霍尔推力器采用单供气管供气，氙气工质经过一个整体的气体分配器均化后排入环形通道内参与电离。正因为如此，环形通道内初始氙原子是均匀分布的，因此电离后被加速的氙离子也是均匀出射，在宏观上的反映为产生的轴向总推力经过推力器出口截面的中心。另一方面，受加工误差和电子周向漂移产生的推力偏斜会造成微小的不可控力矩。但一般设计良好的单台霍尔推力器产生的不可控的力矩非常小，通常忽略不计。因此通常认为单台的霍尔推力器不会产生显著的力矩，所以传统的霍尔推力器只能够提供定向的推力，若要提供飞行器的姿态控制，必须要采用多台推力器的布局，这样的设计会增加整星的功率负荷及重量，对整星可靠性也有很大的影响。因此，为了进一步拓展霍尔推力器的业务范围，使其不仅能够提供定向推力，也能够提供显著且可控的力矩，从而使单台的霍尔推力器也能够控制飞行器的姿态，本发明提出了一种能够产生可控力矩的霍尔推力器设计。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种能够产生可控力矩的霍尔推力器。

本发明的技术解决方案是：

一种能够产生可控力矩的霍尔推力器，该霍尔推力器的气体分配器包括供气管、缓冲腔隔板和主体结构；

供气管还作为阳极电极；

缓冲腔隔板为n个，n不小于3；

主体结构包括内圈圆筒、外圈圆筒、上层隔板和下层隔板，外圈圆筒套在内圈圆筒外面，且在内圈圆筒和外圈圆筒之间安装上层隔板和下层隔板，内圈圆筒、外圈圆筒、上层隔板和下层隔板围成一环形空腔作为缓冲腔；

上层隔板上均匀分布有若干个出气口，出气口一般为几十个；

缓冲腔隔板均匀分布在缓冲腔内部用于将缓冲腔均匀分割成n+1个小腔室，且相邻的各个小腔室之间的气体不连通；

供气管为n+1个，供气管固定连接在下层隔板上，通过供气管能够将气体输入到缓冲腔内，且每个供气管均位于所在的小腔室的中心位置；

一种能够产生可控力矩的霍尔推力器，该霍尔推力器的气体分配器包括供气管和主体结构；

供气管还作为阳极电极；

主体结构为分瓣式结构，主体结构分为m瓣，主体结构由m瓣形成一个环形结构；