一种阳极结构及会切场推力器的制作方法

1.本发明涉及电推力器技术领域，特别是涉及一种阳极结构及会切场切推力器。


背景技术：

2.会切场推力器是一种静电类推力器，由行波管发展而来，一般通过两级或者三级永磁体以相同磁极相对形成会切磁场来约束电子运动电离工质产生推力的一种航天推进装置，会切场推力器的主体结构包括多级强永磁体、改善会切磁场结构的磁靴、陶瓷电离室和阳极，永磁体从阳极到出口比例一般为1:2:6或者2:6，如图1所示，在阳极附近磁场接近于平行轴线，垂直阳极端面，这种构型的磁场导致电子大量集中于轴线处，而且因为会切场推力器是径向出气的，阳极端面是一个大的密封金属平面，高能电子直接在这个端面放电，导致轴线处的电子能量被浪费，所以为了提高会切场推力器的性能，需要将轴线处的电子能量高效利用，为此，需要改进现有的会切场推力器的结构。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种阳极结构及会切场切推力器，可提高会切场推力器轴线处的电子能量的利用率。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种阳极结构，包括：阳极主体和贯穿通道，所述贯穿通道贯穿所述阳极主体，所述贯穿通道用于输入待电离的工质。
6.可选的，所述贯穿通道为等截面贯穿通道或者变截面贯穿通道。
7.可选的，所述变截面贯穿通道包括：依次连接的进气孔、缩口和扩张孔，所述进气孔的孔径大于所述缩口的口径，所述缩口的口径小于所述扩张孔的孔径，所述进气孔用于输入待电离的工质。
8.可选的，所述缩口的长度大于或者等于所述扩张孔的孔径。
9.可选的，所述缩口的口径范围为：其中d
k
表示所述扩张孔的孔径，d
s
表示所述缩口的口径。
10.可选的，所述扩张孔的孔径范围为：其中d
k
表示所述扩张孔的孔径，d
d
表示电离室的直径。
11.可选的，所述等截面贯穿通道的直径范围为：其中d
t
表示所述等截面贯穿通道的直径，d
d
表示电离室的直径。
12.一种会切场推力器，包括：电离室和上述所述的阳极结构；所述电离室与所述贯穿通道的输出端连接，所述电离室的轴线贯穿所述贯穿通道。
13.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的阳极结构
包括杨基本体和贯穿通道，将阳极设置成空心的，可以将工质通过空心注入，使得工质与轴线处的电子放电，提高会切场推力器轴线处的电子能量的利用率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为现有会切场推力器的磁场位型；
16.图2为本发明实施例提供的贯穿通道为变截面贯穿通道的阳极结构示意图；
17.图3为本发明实施例提供的贯穿通道为等截面贯穿通道的阳极结构示意图；
18.图4为电离室的结构示意图；
19.图5为本发明实施例提供的会切场推力器的结构示意图。
20.符号说明：
[0021]1‑
扩张孔、2
‑
缩口、3
‑
进气孔、4
‑
等截面贯穿通道、5
‑
阳极端面、6
‑
电离室。
具体实施方式
[0022]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0024]
现有的会切场推力器在阳极处沉积很多能量，导致阳极高温熔化，可靠性很低而且由于狭长的电离通道，等离子体壁面损失也比其他类型更严重，为了解决上述问题本实施例提供了一种阳极结构，所述阳极，包括：阳极主体和贯穿通道，所述贯穿通道贯穿所述阳极主体，所述贯穿通道用于输入待电离的工质。
[0025]
在实际应用中，贯穿通道为等截面贯穿通道4或者变截面贯穿通道。
[0026]
在实际应用中，当贯穿通道为变截面贯穿通道时，如图2所示，所述贯穿通道包括：依次连接的扩张孔1、缩口2和进气孔3，所述进气孔3的孔径(直径)大于所述缩口2的口径(直径)，所述缩口2的口径小于所述扩张孔1的孔径(直径)，在扩张孔1到缩口2之间截面成倍减小，缩口2到进气孔3之间截面逐渐变大，所述进气孔3用于输入待电离的工质，工质从进气孔3进入阳极，之后通过缩口2进入到扩张孔1，最后进入电离室6，进气孔3较深，为便于加工缩口2，先加工一段较大孔径的进气孔3，同时有利于减轻阳极的质量。
[0027]
在实际应用中，防止电子能量沉积导致的高温熔化问题以及长时间溅射导致的侵蚀问题的出现，缩口2的长度大于或者等于所述扩张孔1的孔径。
[0028]
在实际应用中，阳极采用不导磁的电、热良导体，如不锈钢、钼和石墨等。
[0029]
在实际应用中，所述缩口的口径范围为：其中d
k
表示所述扩张孔1
的孔径，d
s
表示所述缩口2的口径。
[0030]
在实际应用中，所述扩张孔的孔径范围为：其中d
k
表示所述扩张孔1的孔径，d
d
表示电离室6的直径。扩张孔1的直径具体参数可以根据阳极端面5接收到的电流与进入扩张孔1之间的电流比决定，后者分担的电流占据总电流的一半以上，会切场推力器放电时，大量电子集中于电离室6轴线附近，扩张孔1的存在利于电子进入阳极内部放电，在扩张孔1处有缩口2出来的高密度工质与电子反向运动，相比于在阳极端面5放电的电子，进入扩张孔1的电子能量能够被更加充分的利用。扩张孔1内部的电子，由于会切场强磁场的存在，电子在孔内依然受到明显的约束，电子会因为碰撞逐渐在扩张孔1侧面完成放电，扩张孔1的深度会影响该过程，具体深度根据实验和推力器轴向尺寸约束决定。
[0031]
在实际应用中，如图3所示，所述等截面贯穿通道的直径范围为：其中d
t
表示所述等截面贯穿通道4的直径，d
d
表示电离室6的直径，采用等截面节气孔的会切场推力器更适合小型化，小型化后大量电子能够进入等截面进气孔3预电离孔内工质，提高电子能量利用率。
[0032]
本实施例还提供了一种会切场推力器，如图4和图5所示，所述会切场推力器包括：电离室6和上述所述的阳极结构；所述电离室6与所述贯穿通道的输出端连接，所述电离室6的轴线贯穿所述贯穿通道。
[0033]
本发明有以下技术效果：
[0034]
1、空心阳极能解决目前会切场推力器工质利用率低、性能较差的问题，同时也能避免大功率下热沉积严重导致的阳极熔化的问题。
[0035]
2、阳极为轴向出气，中心轴向供气正好与轴线的高能电子碰撞，可以更高效的利用这部分电子，有潜力缩短会切场推力器的轴向尺寸，减小推力器的尺寸。而且这里的磁场很强，电子的径向扩散受到约束，扩张孔的存在可以让电子在孔内尽可能久的与高密度工质碰撞，实现更好的预电离效果。
[0036]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0037]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。