[发明专利]一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器

说明书

本发明属于航天微推进器相关技术领域，其公开了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，微推进器包括墨盒、设置在墨盒上的流道板及设置在流道板上的发射极，发射极包括突出喷嘴及喷射电极，喷射电极为板状，其设置在流道板上；突出喷嘴的一端穿过喷射电极后设置在流道板上，其通过流道板与墨盒相连通；喷射电极与墨盒不连通；其中，突出喷嘴是采用绝缘材料制成的。本发明通过喷射电极与抽取极之间形成的强电场诱导绝缘突出喷嘴尖端溶液荷电完成喷射，避免发射极内部电化学反应产生，进而解决目前胶体微推进器中发射极腐蚀、无法实现独立控制等问题，提高整个航天系统的性能和使用寿命。

技术领域

本发明属于航天微推进器相关技术领域，更具体地，涉及一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器。

背景技术

随着航天技术的迅猛发展，微纳卫星凭借体积小、质量轻、功耗低、研制周期短等优势，在地质勘测、环境监测、数据传输、科学实验等领域显示出广泛的应用前景。推进器是微纳卫星的关键部件，相比于传统的化学推进器，胶体微推进器因其具有比冲高、噪声低、寿命长、能量转换率高且推力精确可调等特点，可以满足微纳卫星姿态调整、轨道机动、引力补偿、空间引力波探测等多种任务需求。

胶体微推进器选取离子液体等强极性溶液作为推进剂，工作时发射极尖端的弯液面在强电场作用下逐渐形成泰勒锥并产生射流，射流末端破碎形成的细小均匀带电液滴加速喷出形成反向推力。在现有研究中，发射极采用MEMS硅微加工技术或不锈钢毛细管组装制备。由于发射极具有导电性，直接与高压电源相连接时溶液会带有大量自由电荷，当形成的双电层电势达到一定程度时，喷头内部会发生电化学反应，附加产物的析出以及细小气泡的产生将加速发射极的腐蚀，导致整个航天系统的使用寿命严重缩短。与此同时，传统的微推进器不能独立控制每个发射极的开启和关闭，难以实现推力的精确调控，这导致微推进器适应能力较弱，无法完成微小卫星组网、重力梯度测量等高精度空间任务。

专利CN200910074195.3提出了微型阵列式胶体推进器，当硅基喷射极上施加高压时，液体内部会携带大量自由电荷，喷射极内部发生的电化学反应使得航天器难以长期服役；专利CN201910639644.8提出了离子液体电推进器结构，电极板上施加同一电势，无法控制每一个发射极的开闭状态。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，其通过喷射电极与抽取极之间形成的强电场诱导绝缘突出喷嘴尖端溶液荷电完成喷射，避免发射极内部电化学反应产生，通过抽取极上布置的电极环控制每一个突出喷嘴的开闭状态，进而解决目前胶体微推进器中发射极腐蚀、无法实现独立控制等问题，提高整个航天系统的性能和使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于诱导喷射的独立可控阵列型胶体微推进器，所述微推进器包括墨盒、设置在所述墨盒上的流道板及设置在所述流道板上的发射极，所述发射极包括突出喷嘴及喷射电极，所述喷射电极为板状，其设置在所述流道板上；所述突出喷嘴的一端穿过所述喷射电极后设置在所述流道板上，其通过所述流道板与所述墨盒相连通；所述喷射电极与所述墨盒不连通；

其中，所述突出喷嘴采用绝缘材料制成。

进一步地，多个所述突出喷嘴呈阵列设置，且多个所述突出喷嘴绕所述喷射电极的中心轴均匀排布。

进一步地，所述微推进器还包括抽取极及加速极，所述喷射电极、所述抽取极及所述加速极依次间隔设置，且相连通。

进一步地，所述抽取极设置在打孔玻璃上，其包括多个可独立控制的电极环及连接于所述电极环的导电路径，多个所述电极环的位置分别与多个所述突出喷嘴的位置相对应。

进一步地，所述电极环的内径大于所述突出喷嘴外径的3～5倍。

进一步地，所述打孔玻璃与所述墨盒之间、所述加速极与所述打孔玻璃之间分别设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片为矩形框体。