一种单独励磁模式的霍尔推力器的制作方法

1.本发明涉及霍尔推进技术领域，尤其涉及一种单独励磁模式的霍尔推力器。


背景技术：

2.霍尔推力器，又称霍尔效应推力器(halleffectthruster)。是一种先进的电推进装置，被广泛应用在卫星位置保持和姿态控制领域，并以其结构简单、高比冲(在103s数量级上)、高效率(可达60％以上)等优点成为未来空间飞行器的首选推进装置之一，可根据励磁模式分为自励、他励以及永久磁体励磁等种类。
3.而霍尔推进利用了带电粒子在磁场中受洛伦兹力偏转的效应，先把电子束约束在一个环形通道里，这可以防止其与阳极室产生的正离子发生碰撞从而中和，进一步约束与加速从阳极室中产生的等离子体，利用电场将气体电离，电离后的气体在磁场偏转作用下，带正电的离子质量大，环绕半径大被甩到外圈；电子质量小，环绕半径小，在内圈这样一来就完成了不同带电粒子的筛分，不需要用屏蔽栅，避免了碰撞接触造成的设备腐蚀，之后再用电场把区分出来的离子加速喷出。
4.但是现有的霍尔推力器在使用时，由于其等离子体先在阳极室内内偏转并进行角度位移，最后再通过电场把区分出的离子加速喷出，从而完成推进，然而等离子体在阳极室内旋转时会对推力器产生一个相对的扭力，从而导致推力器会有一定的偏转，严重时会对航天器姿态造成影响；因此，为了解决此类问题，我们提出了一种单独励磁模式的霍尔推力器。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种单独励磁模式的霍尔推力器，包括内推力组件以及外推力组件，外推力组件套设在内推力组件的外部，且内推力组件以及外推力组件的一端为喷口端，并在喷口端对称设有第一阴极以及第二阴极，且第一阴极以及第二阴极所喷出的电子方向相反。
8.优选的内推力组件包括第一内电磁螺线管、第一阳极板、以及第一屏蔽套以及第一外电磁螺线管，第一屏蔽套套设在第一内电磁螺线管的外部，且第一外电磁螺线管安装在第一屏蔽套的套体内部，第一阳极板套设在第一内电磁螺线管与第一屏蔽套之间的一端。
9.优选的外推力组件包括第二内电磁螺线管、第二阳极板、第二屏蔽套以及第二外电磁螺线管，第二内电磁螺线管套设在第一屏蔽套的外环面，第二屏蔽套套设在第二内电磁螺线管的外环面，且第二阳极板位于第二内电磁螺线管和第二屏蔽套之间的一端，第二外电磁螺线管安装在第二屏蔽套的套体内部。
10.优选的第一阳极板以及第二阳极板均远离内推力组件以及外推力组件的喷口端，
且第一阳极板以及第二阳极板的板体上开设有推进剂输送孔。
11.优选的第一屏蔽套与第二屏蔽套之间共同设有隔离套，且隔离套的一端延伸至喷口处并与第一阴极以及第二阴极相连接。
12.优选的，隔离套由内隔离套、外隔离套以及支撑架构成，内隔离套固定在第一屏蔽套的外部，外隔离套固定在第二屏蔽套的内壁，内隔离套与外隔离套之间通过支撑架相连接，且第一阴极以及第二阴极分别安装在相邻的内隔离套以及外隔离套的端部。
13.优选的支撑架的内部呈中空状态并通过螺栓安装有固定架，固定架的另一端延伸至支撑架的外部。
14.优选的第一外电磁螺线管以及第二外电磁螺线管均为多个设置，且呈圆周状态分布在第一屏蔽套以及第二屏蔽套的内部。
15.优选的第二屏蔽套的外环面设有硬化涂层。
16.优选的硬化涂层的外环面且靠近喷口处的一端固定有喷嘴罩。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1：本发明中在推力器使用时，通过推进剂输送孔向阳极室内输入推进剂，阳极室为第一内电磁螺线管与第一外电磁螺线管之间且靠近第一阳极板的空间处，此时通过第一阴极发射电子，电子群在向第一阳极板移动的过程中被第一内电磁螺线管以及第一外电磁螺线管所提供的磁场束缚，并在通道内做莫尔回旋运动，即在正交电磁场的作用下形成沿圆周方向的定向闭环飘逸运动，而此时把推进剂向阳极室内输送，由此推进剂原子进入阳极室内后被电离并产生离子和电子，而由于离子质量大于电子质量，使得离子在阳极室内的外圈进行远东，电子质量小，环绕半径小，在内圈，最终通过电场喷出，此时便实现了推进效果。
19.2：本发明中进一步的启动外推力组件并重复上述操作，从而通过外推力组件实现推进效果，从而通过内推力组件以及外推力组件的方式，使得推力器的推力可得到增强，同时通过第一阴极以及第二阴极喷出的电子在阳极室内旋转方向相对，即第一阴极喷出的电子在第一阳极板形成的阳极室内进行的旋转方向、与第二阴极喷出的电子在第二阳极板处形成的阳极室内进行的旋转方向相反，而两处阳极室内的电子旋转方向不同，使得其产生的扭力相互持平，从而便实现了保持推力器自身稳定的效果。
20.3：本发明中更进一步的，对第一阳极板以及第二阳极板处的推进剂输送孔的大小以及数量进行控制，从而使得两处阳极室内同时输出的推进剂质量相等，且控制第一阴极以及第二阴极喷出的电子相等，并控制第一内电磁螺线管与第二内电磁螺线管、以及第一外电磁螺线管与第二外电磁螺线管在工作时所产生的磁力大小以及方向均相同，由此可降低内推力组件与外推力组件同时工作时两者推力的差异性较小，从而有利于保证两者产生的扭力可更好的持平。
附图说明
21.图1为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的轴测图；
22.图2为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的固定架示意图；
23.图3为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的内推力组件与外推力组件配合示意图；
24.图4为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的图3的剖视示意图；
25.图5为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的推进剂输送孔分布示意图；
26.图6为本发明提出的一种单独励磁模式的霍尔推力器的内推力组件示意图。
27.图中：1、第一阴极；2、第二阴极；3、第一内电磁螺线管；4、第一阳极板；5、第一屏蔽套；6、第一外电磁螺线管；7、第二内电磁螺线管；8、第二阳极板；9、第二屏蔽套；10、第二外电磁螺线管；11、推进剂输送孔；12、隔离套；13、内隔离套；14、外隔离套；15、支撑架；16、螺栓；17、硬化涂层；18、喷嘴罩；19、固定架。
具体实施方式
28.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。
29.参照图1-6，一种单独励磁模式的霍尔推力器，包括内推力组件以及外推力组件，外推力组件套设在内推力组件的外部，且内推力组件以及外推力组件的一端为喷口端，并在喷口端对称设有第一阴极1以及第二阴极2，且第一阴极1以及第二阴极2所喷出的电子方向相反。
30.作为本发明的一种技术优化方案，内推力组件包括第一内电磁螺线管3、第一阳极板4、以及第一屏蔽套5以及第一外电磁螺线管6，第一屏蔽套5套设在第一内电磁螺线管3的外部，且第一外电磁螺线管6安装在第一屏蔽套5的套体内部，第一阳极板4套设在第一内电磁螺线管3与第一屏蔽套5之间的一端；内推力组件的设置，使得本方案所提出的推力器可通过单独启动内推力组件或两个推力组件同时启动的方式，对推力器的推力进行调控。
31.作为本发明的一种技术优化方案，外推力组件包括第二内电磁螺线管7、第二阳极板8、第二屏蔽套9以及第二外电磁螺线管10，第二内电磁螺线管7套设在第一屏蔽套5的外环面，第二屏蔽套9套设在第二内电磁螺线管7的外环面，且第二阳极板8位于第二内电磁螺线管7和第二屏蔽套9之间的一端，第二外电磁螺线管10安装在第二屏蔽套9的套体内部；外推力组件的设置，使得本方案所提出的推力器可通过单独启动内推力组件或两个推力组件同时启动的方式，对推力器的推力进行调控。
32.作为本发明的一种技术优化方案，第一阳极板4以及第二阳极板8均远离内推力组件以及外推力组件的喷口端，且第一阳极板4以及第二阳极板8的板体上开设有推进剂输送孔11；推进剂输送孔11的设置，使得外界的推进剂可更好的向阳极室内输送。
33.作为本发明的一种技术优化方案，第一屏蔽套5与第二屏蔽套9之间共同设有隔离套12，且隔离套12的一端延伸至喷口处并与第一阴极1以及第二阴极2相连接；隔离套12的设置，可对内推力组件与外推力组件之间形成较好的隔离屏蔽效果。
34.作为本发明的一种技术优化方案，隔离套12由内隔离套13、外隔离套14以及支撑架15构成，内隔离套13固定在第一屏蔽套5的外部，外隔离套14固定在第二屏蔽套9的内壁，内隔离套13与外隔离套14之间通过支撑架15相连接，且第一阴极1以及第二阴极2分别安装在相邻的内隔离套13以及外隔离套14的端部；内隔离套13与外隔离套14的设置，使得第一阴极1与第二阴极2安装时更便捷。
35.作为本发明的一种技术优化方案，支撑架15的内部呈中空状态并通过螺栓16安装
有固定架19，固定架19的另一端延伸至支撑架15的外部；固定架19的设置，使得推力器进行安装时更便捷。
36.作为本发明的一种技术优化方案，第一外电磁螺线管6以及第二外电磁螺线管10均为多个设置，且呈圆周状态分布在第一屏蔽套5以及第二屏蔽套9的内部。
37.作为本发明的一种技术优化方案，第二屏蔽套9的外环面设有硬化涂层17；硬化涂层17的设置，可对推力器形成一定程度的保护效果。
38.作为本发明的一种技术优化方案，硬化涂层17的外环面且靠近喷口处的一端固定有喷嘴罩18；喷嘴罩18的设置，可对喷出的离子进行导向约束。
39.本发明在使用过程中，推力器通过后端的固定架19与外界的配套设施相连接，即通过外界的配套设施可通过固定架19控制推力器进行小角度的转动，从而实现调节离子喷出方向的效果，并把外界的推进剂输送管与本方案中的推进剂输送孔11相连接，从而使得推力器工作时可通过推进剂输送孔11向阳极室内输送推进剂，用以完成离子推进。
40.进而在本方案使用过程中，在推力器使用时，通过推进剂输送孔11向阳极室内输入推进剂，阳极室为第一内电磁螺线管3与第一外电磁螺线管6之间且靠近第一阳极板4的空间处，此时通过第一阴极1发射电子，电子群在向第一阳极板4移动的过程中被第一内电磁螺线管3以及第一外电磁螺线管6所提供的磁场束缚，并在通道内做莫尔回旋运动，即在正交电磁场的作用下形成沿圆周方向的定向闭环飘逸运动，而此时把推进剂向阳极室内输送，由此推进剂原子进入阳极室内后被电离并产生离子和电子，而由于离子质量大于电子质量，使得离子在阳极室内的外圈进行远东，电子质量小，环绕半径小，在内圈，最终通过电场喷出，此时便实现了推进效果。
41.进一步的启动外推力组件并重复上述操作，从而通过外推力组件实现推进效果，从而通过内推力组件以及外推力组件的方式，使得推力器的推力可得到增强，同时通过第一阴极1以及第二阴极2喷出的电子在阳极室内旋转方向相对，即第一阴极1喷出的电子在第一阳极板4形成的阳极室内进行的旋转方向、与第二阴极2喷出的电子在第二阳极板8处形成的阳极室内进行的旋转方向相反，而两处阳极室内的电子旋转方向不同，使得其产生的扭力相互持平，从而便实现了保持推力器自身稳定的效果。
42.更进一步的在本方案使用时，对第一阳极板4以及第二阳极板8处的推进剂输送孔11的大小以及数量进行控制，从而使得两处阳极室内同时输出的推进剂质量相等，且控制第一阴极1以及第二阴极2喷出的电子数相等，并控制第一内电磁螺线管3与第二内电磁螺线管7、以及第一外电磁螺线管6与第二外电磁螺线管10在工作时所产生的磁力大小以及方向均相同，由此可降低内推力组件与外推力组件同时工作时两者推力的差异性较小，从而有利于保证两者产生的扭力可更好的持平。
43.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。