连续可变节流孔空心阴极

本发明涉及空心阴极，特别涉及一种连续可变节流孔空心阴极。

背景技术：

1、空间电推进技术在近年来得到了广泛关注与应用，其中应用最广泛的是霍尔推力器和离子推力器，得益于其比冲高、效率高、可靠性高和寿命长等优点，它们在人造地球卫星、空间站、深空探测器的轨道保持、姿态控制、轨道转移等任务中发挥了重要作用。空心阴极为上述两类推进器的关键组件，在电推进系统中作为电子源或中和器，用于激发气体电离或中和离子束流，其性能直接影响着整个推进系统的效能。而且空心阴极在大多数情况下属于单点失效器件，一旦发生故障将会导致整个推进系统失效。在空心阴极的工作过程中，放电不稳定和节流孔腐蚀等问题一直是影响其性能和可靠性的重要因素。放电不稳定由等离子体电离不稳定、工质换热与流动不稳定、离子声波湍流等复杂过程导致，这种不稳定性会导致阴极功耗增加、电极腐蚀加快和阴极寿命缩短。此外，空心阴极的节流孔在长时间运行过程中会受到腐蚀，从而使其孔径、特征轮廓发生变化，进而导致性能下降或偏离设计点。为了应对这些问题，研究人员开发了多种空心阴极改进设计，如外加磁场、改变阴极几何形状等，这些方法往往仅适用于特定阴极尺寸与工况，且抑制节流孔腐蚀、提高阴极寿命的能力一旦设计完成即固定，适用范围窄、效果有限、应用不灵活。

2、空心阴极节流孔尺寸一般在毫米量级，其材料为钼、钨等难熔金属，阴极及其应用的电推进系统设计工作寿命往往大于一万小时。在上万小时工作后，阴极节流孔、触持极孔等结构在高能离子持续冲击下受到严重的溅射腐蚀，节流孔孔径可扩大40%以上，进而导致放电电流等性能出现偏差。其中，空心阴极工作性能与放电振荡特性，其与放电电流、工质流量、工质流场特征长度、节流孔孔径等参数有关，其中节流孔孔径是影响工质与等离子体流动、电离、传热的重要特征参数。

3、空心阴极及电推进系统的工作环境往往位于真空，即搭载于在轨航天器并与空间环境直接接触，且电推进系统结构紧凑、固定，这使得空心阴极一旦工作性能变化或故障，维护、维修难度极大。

4、可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种连续可变节流孔空心阴极，旨在解决现有技术中空心阴极节流孔一般为固定尺寸，一旦阴极遭到腐蚀，其节流孔孔径将会扩大，从而对阴极工作性能产生偏差的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供一种连续可变节流孔空心阴极，包括：

4、阴极法兰，以及与所述阴极法兰可拆卸连接的触持极；

5、阴极管，所述阴极管穿过所述阴极法兰，插入所述触持极内；所述阴极管内设置有发射体；

6、加热器，所述加热器套设于所述阴极管的外侧；

7、光圈叶片式活动节流孔，所述光圈叶片式活动节流孔与所述阴极管的顶部连接，用于调整节流孔的大小；

8、传动件，所述传动件与所述光圈叶片式活动节流孔传动连接；所述传动件用于连接驱动装置。

9、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述光圈叶片式活动节流孔包括从下往上依次设置的底座、多块叶片和顶盖；所述底座的中部设置有第一通孔；所述底座与阴极管的顶面固定连接；所述顶盖的中部设置有第二通孔；多块所述叶片沿所述光圈叶片式活动节流孔的轴心为中心周向分布；多块所述叶片分别与所述底座和顶盖活动连接；所述顶盖的顶部固定连接有从动齿轮；所述从动齿轮的中部设置有第三通孔，并与所述传动件传动连接；所述顶盖用于转动时带动多块所述叶片向靠近轴心或远离轴心的方向移动。

10、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述叶片包括靠近所述底座轴心的一端的角部以及与所述顶盖连接的连接部。

11、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述底座的顶部设置有多条第一滑槽；多条所述第一滑槽以所述底座的轴心为中心周向设置；所述第一滑槽从内至外延伸，其延伸方向与所述底座的半径延伸方向相交；所述叶片的底部设置有第一榫头；所述第一榫头插入所述第一滑槽内，用于使所述叶片沿第一滑槽移动。

12、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述叶片的顶部设置有第二滑槽；所述顶盖的底部设置有多个第二榫头；多个第二榫头以所述顶盖的轴心为中心周向等距设置，并与多块叶片的第二滑槽一一对应；所述第二榫头插入第二滑槽内。

13、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述第二滑槽从所述连接部向所述角部延伸。

14、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述底座的顶部设置有多个卡扣，多个所述卡扣以所述底座的轴心为中心周向分布；所述卡扣位于所述多块叶片的外侧；所述顶盖上设置有多个弧形通孔；多个所述弧形通孔与多个所述卡扣一一对应；所述卡扣穿过所述弧形通孔，并卡接在所述顶盖上；所述弧形通孔以所述底座的轴心为中心周向分布；所述弧形通孔与所述第二通孔同圆心设置。

15、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述传动件包括传动轴以及与所述传动轴固定连接的主动齿轮；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

16、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，所述阴极法兰的底部设置有阴极接口；所述阴极法兰的底部还设置有接线柱，所述接线柱与所述加热器连接。

17、所述的连续可变节流孔空心阴极，其中，还包括多个绝缘柱和多个螺栓；所述阴极法兰上设置有多个所述绝缘柱；所述顶盖上设置有多个安装孔；所述螺栓穿过所述安装孔，插入所述绝缘柱内，与所述绝缘柱螺纹连接。

18、有益效果：本发明提供了一种连续可变节流孔空心阴极，所述连续可变节流孔空心阴极设置有光圈叶片式活动节流孔，该光圈叶片式活动节流孔在外部驱动装置的作用下，可以主动调整光圈叶片式活动节流孔的闭合程度，从而调整节流孔的大小，当阴极遭到腐蚀，其节流孔孔径扩大时，能够通过光圈叶片式活动节流孔缩小节流孔，达到稳定阴极工作性能的目的。

1.一种连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述光圈叶片式活动节流孔包括从下往上依次设置的底座、多块叶片和顶盖；所述底座的中部设置有第一通孔；所述底座与阴极管的顶面固定连接；所述顶盖的中部设置有第二通孔；多块所述叶片沿所述光圈叶片式活动节流孔的轴心为中心周向分布；多块所述叶片分别与所述底座和顶盖活动连接；所述顶盖的顶部固定连接有从动齿轮；所述从动齿轮的中部设置有第三通孔，并与所述传动件传动连接；所述顶盖用于转动时带动多块所述叶片向靠近轴心或远离轴心的方向移动。

3.根据权利要求2所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述叶片包括靠近所述底座轴心的一端的角部以及与所述顶盖连接的连接部；相邻两块叶片的角部的侧壁抵接。

4.根据权利要求3所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述底座的顶部设置有多条第一滑槽；多条所述第一滑槽以所述底座的轴心为中心周向设置；所述第一滑槽从内至外延伸，其延伸方向与所述底座的半径延伸方向相交；所述叶片的底部设置有第一榫头；所述第一榫头插入所述第一滑槽内，用于使所述叶片沿第一滑槽移动。

5.根据权利要求4所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述叶片的顶部设置有第二滑槽；所述顶盖的底部设置有多个第二榫头；多个第二榫头以所述顶盖的轴心为中心周向等距设置，并与多块叶片的第二滑槽一一对应；所述第二榫头插入第二滑槽内。

6.根据权利要求5所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述第二滑槽从所述连接部向所述角部延伸。

7.根据权利要求2所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述底座的顶部设置有多个卡扣，多个所述卡扣以所述底座的轴心为中心周向分布；所述卡扣位于多块叶片的外侧；所述顶盖上设置有多个弧形通孔；多个所述弧形通孔与多个所述卡扣一一对应；所述卡扣穿过所述弧形通孔，并卡接在所述顶盖上；所述弧形通孔以所述底座的轴心为中心周向分布；所述弧形通孔与所述第二通孔同圆心设置。

8.根据权利要求2所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述传动件包括传动轴以及与所述传动轴固定连接的主动齿轮；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

9.根据权利要求1所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，所述阴极法兰的底部设置有阴极接口；所述阴极法兰的底部还设置有接线柱，所述接线柱与所述加热器连接。

10.根据权利要求2所述的连续可变节流孔空心阴极，其特征在于，还包括多个绝缘柱和多个螺栓；所述阴极法兰上设置有多个所述绝缘柱；所述顶盖上设置有多个安装孔；所述螺栓穿过所述安装孔，插入所述绝缘柱内，与所述绝缘柱螺纹连接。