[发明专利]一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统及方法

权利要求书

1.一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于包括：HEMPT推力器、电推进控制单元、比例流量贮供单元、数字化调节电源单元；

电推进控制单元，接收星上控制指令，在星上控制指令控制下，电推进控制单元产生两组驱动控制信号，分别为驱动控制信号1和驱动控制信号2，驱动控制信号1送至比例流量贮供单元，驱动控制信号2送至数字化调节电源单元；同时，电推进控制单元采集比例流量贮供单元反馈的遥测信号1和数字化调节电源单元反馈的遥测信号2，并将遥测信号1和遥测信号2形成遥测包送至外部星上计算机；电推进控制单元由外部星上一次电源供电；

数字化调节电源单元，能够将星上一次电源转换为HEMPT推力器工作所需要的二次功率电源送给HEMPT推力器；

比例流量贮供单元，能够存储推进剂，并对推进剂供给进行管理；

驱动控制信号1和驱动控制信号2分别控制比例流量贮供单元和数字化调节电源单元为HEMPT推力器提供点火工作所需的推进剂流率和功率，实现HEMPT推力器的正常点火；

比例流量贮供单元将HEMPT推力器工作时的推进剂流率形成遥测信号1反馈给电推进控制单元；

数字化调节电源单元将HEMPT推力器工作时的功率形成遥测信号2反馈给电推进控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于：驱动控制信号1控制比例流量贮供单元为HEMPT推力器提供所需的推进剂方法如下：

比例流量贮供单元，能够存储和管理推进剂，比例流量贮供单元包括比例阀；在电推进控制单元送来的驱动控制信号1的驱动控制下为HEMPT推力器正常工作提供额定阳极和阴极流率的推进剂，阴极流率供给保持恒定，而阳极流率供给则采用比例阀控制，能够实现阳极流率供给连续调节，以满足推力粗调的需求。

3.根据权利要求1所述的一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于：驱动控制信号2控制数字化调节电源单元为HEMPT提供所需的功率方法如下：

数字化调节电源单元，将星上一次电源转换为HEMPT推力器工作所需要的二次功率电源，包括阴极加热电源、点火电源和阳极电源，为HEMPT推力器工作提供点火脉冲以及电离和加速电场；同时，数字化调节电源单元，在电推进控制单元送来的驱动控制信号2的驱动控制下，实现各二次功率电源的启停和功率调节，阴极加热电源为恒流源、点火电源为脉冲电源，阳极电源为数字化控制电压源，能够实现阳极电压的连续调节，以满足推力精调的需求。

4.根据权利要求1所述的一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于：所述HEMPT推力器包括阴极和会切磁场加速器，阴极用来产生电子，一部分电子进入会切磁场加速器，会切磁场加速器的通道的多级尖端会切磁场将进入会切磁场加速器的电子束缚在HEMPT推力器轴向区域，与比例流量贮供单元送来的推进剂碰撞产生电离，形成的离子在数字化调节电源单元送过来的阳极电源作用下加速喷出产生推力，离子喷出后与一部分阴极电子中和形成中性的等离子体。

5.根据权利要求1所述的一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于：HEMPT推力器产生的推力能够连续调节是通过改变推力器的推进剂阳极流率和阳极电压来实现的。

6.根据权利要求1所述的一种基于HEMPT推力器的mN级推力连续可调电推进系统，其特征在于：HEMPT推力器阳极电压范围：100V～500V，阳极流率范围：3sccm～20sccm，其输出推力为：

在阳极流率维持不变的情况下，推力与阳极电压V_a成近似线性关系，其比例系数为k₂，在阳极电压V_a维持不变的情况下，推力与阳极流率成近似线性关系，其比例系数为k₁，其中k₁、k₂、k₃为常数，通过实验标定获得。