[发明专利]一种基于周期结构的电磁推力器腔体

说明书

本发明一种基于周期结构的电磁推力器腔体，首次将该技术应用于电磁推力器领域。本发明通过在常规谐振腔内局部安装由导电金属，或非金属材料表面镀有导电层，构成的微波周期结构，使得电磁波在谐振腔内产生不均衡分布，在特定方向产生定向辐射压，进而产生推力，可以有效降低航天器推进系统重量，延长航天器使用寿命，并能够在此基础上产生新概念航天器。

技术领域

本发明涉及一种基于周期结构的电磁推力器腔体，属于推力器设计领域。

背景技术

电磁推力器是近年来出现的一种新概念推进技术。该技术利用微波在特定结构谐振腔内的不均匀分布产生推力。

电磁推力器具有如下特点：

1)无须携带燃料，可极大提高搭载有效载荷能力

电磁推力器仅使用电能产生推力，无须携带燃料，可极大减轻航天器重量用于有效载荷。

2)不需要喷出工质气体，无化学燃料的污染和安全问题

电磁推力器的推力来自微波的动量，不需要喷出工质气体，不使用、贮存化学燃料，因此具有较好的环保性能和安全性能；

3)推力器寿命不再受燃料的约束

电磁推力器只使用电能，且只需电能即可产生推力，使推力器的使用不再受燃料的制约，从而延长了推力器的使用寿命。

4)体积小，重量轻

电磁推力器具有的上述特点，使其成为一种革命性的新技术，可以大幅度提高航天器的性能，并可能基于此技术产生新概念航天器。

谐振腔是电磁推力器的关键部件。在外加微波源激励的条件下，特定形状、特定内部结构的谐振腔内，可以产生空间分布不均匀的电磁场，产生推力。因此，谐振腔的腔型、结构设计，是电磁推力器的关键技术。目前该领域使用的腔体，一般设计为圆台或角锥形状，现有设计单位功率产生的推力较小(即效率较低)。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于周期结构的电磁推力器腔体，第一次将该类谐振腔应用在电磁推力器领域，解决了目前该类推力器单位功率推力较低的问题。

本发明的技术方案是：一种基于周期结构的电磁推力器腔体，包括谐振腔和安装在谐振腔内部的周期结构；所述周期结构与谐振腔固定在一起，使谐振腔内的电磁场集中分布在周期结构附近空间，形成不均衡的电磁场分布，进而产生不均衡的电磁力；所述周期结构为具有相同或相似几何形状的结构单元，在谐振腔体内部连续排布。

所述的谐振腔为矩形，结构单元为矩形板状结构；每个结构单元之间的间隔小于该结构单元的宽度。

所述的谐振腔为矩形，结构单元为带有缺口的矩形板状结构；每个结构单元之间的间隔小于该结构单元的宽度；结构单元与谐振腔侧壁接触的两侧对称开有缺口。

所述的谐振腔为圆柱形，结构单元为环状结构，每个环状结构之间的间隔小于环状结构的高度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1)本专利通过引入周期结构设计，可以有效将电磁场局域在周期结构附近，理论上可以更大程度提高电磁场的不均衡分布程度，因此单位功率产生的推力高于现有腔体的设计；

2)使腔体的形状更加灵活，腔体可以为矩形或环形，便于工程使用和安装，而现有设计只能为圆台或角锥形状；

附图说明

图1为基于有缺口板状周期结构的矩形谐振腔正视图；

图2为基于有缺口板状周期结构的矩形谐振腔侧视图；

图3为基于有缺口板状周期结构的矩形谐振腔电场分布示意图；