一种混合推进霍尔推力器的制作方法

阅读：评论：0

1.本发明涉及霍尔推力器技术领域，具体为一种混合推进霍尔推力器。

背景技术：

2.国际上以spacex等为代表的商业航天公司，正在计划数万颗规模的低轨通信卫星星座计划。同样，中国也在积极布局低轨宽带星座。中国星网公司将构建总数4000颗左右，服务于军民通信和互联网应用的庞大低轨互联网卫星星座。国内包括银河航天、九天微星、长广卫星、时空道宇等多家单位还启动了面向低轨导航增强、低轨高分辨率遥感、低轨物联网等应用的卫星平台建设，建设数量从几十颗到上千颗不等。上述卫星星座，均计划和已经采用霍尔电推进系统作为卫星平台的标准配置。以上卫星均布置在400～2000千米左右的低轨道运行，造成低轨卫星高密度运行的问题，使得低轨航天器面临日益严重的碰撞问题。2021年就出现两次spacex星链卫星近距离接近中国空间站，空间站紧急避险变轨的事件。低轨道运行的中小卫星一般只配备有负责缓慢变轨、末期离轨的毫牛级高比冲小推力霍尔电推进系统，无法做到在碰撞发生前紧急变轨避让。而冷气推力器拥有推力大结构简单的优点可以适用于航天器紧急变轨避让，但中小卫星受自身体积、重量以及成本约束，很难再添加单独的冷气推进系统实现大推力进行紧急避险变轨，所以，亟待解决。

技术实现要素：

3.因此，本发明要解决现有推力器无法兼顾卫星日常变轨、推进任务所需的高比冲小推力和航天器碰撞发生前的紧急变轨避让功能所需的大推力的问题，为了大幅提高推力器适用性，从而提供一种混合推进霍尔推力器。
4.本发明的技术方案是：一种混合推进霍尔推力器，包括：底座、内绕线柱、气体通道、壳体、冷气推力器供气管、冷气推力器供气接头、冷气推力器阀门、内线圈、导磁外壳、阳极气体分配器、阳极供气管、阳极供气接头、阴极、阴极固定座、放电通道；所述底座中心设置有内绕线柱，所述底座上沿着远离内绕线柱的方向依次同轴设置内线圈、放电通道、导磁外壳，所述内线圈缠绕固定在所述内绕线柱上，所述放电通道内腔底部设置阳极气体分配器，所述底座底部固定壳体，所述阴极固定座固定在所述壳体一侧，所述阴极固定在阴极固定座上。
5.上述技术方案中，所述内绕线柱沿轴向设置贯通的气体通道，所述气体通道上端设置为出气端，下端设置为进气端，所述气体通道的进气端通过所述底座上设置的贯通孔一与所述壳体内腔相连通，所述贯通孔一下端密封连接冷气推力器供气管一端，所述冷气推力器供气管另一端固定在所述壳体内侧壁上，通过壳体侧壁上设置的贯通孔二与所述壳体外壁上对应位置固定的冷气推力器供气接头密封连接连通。
6.上述技术方案中，所述放电通道内底部设置通孔一，所述通孔一对应的所述底座上设置通孔二，所述通孔一与所述通孔二相连通并将所述放电通道与所述壳体内腔相连通，所述壳体内设置阳极供气管，所述阳极供气管一端向上延伸并依次穿过所述通孔二、通
孔一后与所述放电通道内腔密封连接连通，所述阳极供气管另一端固定在壳体内侧壁上，通过壳体侧壁上设置的通孔三与所述壳体外壁上对应位置固定的阳极供气接头密封连接连通。
7.上述技术方案中，所述内线圈、放电通道均为环形回转结构，所述放电通道为设有凹槽放电腔的环形结构。
8.上述技术方案中，所述阴极为电子源，用于发射电子一方面轰击放电通道内工质气体原子从而产生电离，另一方面中和霍尔推力器束流电位。
9.上述技术方案中，所述阴极固定座一侧固定阴极供气接头与供气系统相连接供气。
10.上述技术方案中，所述冷气推力器供气接头与供气系统相连接供气。
11.上述技术方案中，所述冷气推力器供气管通过冷气推力器阀门控制开闭。
12.上述技术方案中，所述气体通道上端出气端设置为拉瓦尔喷气口。
13.上述技术方案中，所述阴极固定在阴极固定座上面。
14.本发明技术方案，具有如下优点：
15.(1)本发明通过在内绕线柱内设置气体通道，气体通道通过冷气推力器供气管连接冷气推力器供气接头供气，然后通过气体通道的拉瓦尔喷气口喷出，实现了在传统小推力霍尔推力器上的大推力输出。
16.(2)本发明不需额外占用过多整星体积、重量资源，不需专门新增设备情况下，低成本高效率的实现在一台推力器上具备毫牛级和牛级两种推力输出范围，以满足卫星日常变轨、推进任务和航天器碰撞发生前的大推力紧急变轨避让功能。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例1的立体结构示意图；
19.图2为本发明实施例1的剖视结构示意图。
20.附图标记说明：
21.1-底座；2-内绕线柱；3-气体通道；4-壳体；5-冷气推力器供气管；6-冷气推力器供气接头；7-内线圈；8-导磁外壳；9-阳极气体分配器；10-阳极供气管；11-阳极供气接头；12-阴极；13-阴极固定座；16-放电通道；18-阴极供气接头；31-拉瓦尔喷气口；41-通孔三；51-冷气推力器阀门；161-通孔一；101-通孔二。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装”、
″
相
连”、
″
连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
25.实施例1：
26.请参见附图1-2，一种混合推进霍尔推力器，包括：底座1、内绕线柱2、气体通道3、壳体4、冷气推力器供气管5、冷气推力器供气接头6、冷气推力器阀门51、内线圈7、导磁外壳8、阳极气体分配器9、阳极供气管10、阳极供气接头11、阴极12、阴极固定座13、放电通道16；所述底座1中心设置有内绕线柱2，所述底座1上沿着远离内绕线柱2的方向依次同轴设置内线圈7、放电通道16、导磁外壳8，所述内线圈7缠绕固定在所述内绕线柱2上，所述放电通道16内腔底部设置阳极气体分配器9，所述底座1底部固定壳体4，所述阴极固定座13固定在所述壳体4一侧，所述阴极12固定在阴极固定座13上。
27.上述实施例中，请参见附图2，所述内绕线柱2沿轴向设置贯通的气体通道3，所述气体通道3上端设置为出气端，下端设置为进气端，所述气体通道3的进气端通过所述底座1上设置的贯通孔一与所述壳体4内腔相连通，所述贯通孔一下端密封连接冷气推力器供气管5一端，所述冷气推力器供气管5另一端固定在所述壳体4内侧壁上，通过壳体4侧壁上设置的贯通孔二与所述壳体4外壁上对应位置固定的冷气推力器供气接头6密封连接连通，冷气推力器阀门51可以布置在壳体侧壁上也可以在底座下面直接安装。
28.上述实施例中，请参见附图2，所述放电通道16内底部设置通孔一161，所述通孔一161对应的所述底座1上设置通孔二101，所述通孔一161与所述通孔二101相连通并将所述放电通道16与所述壳体4内腔相连通，所述壳体4内设置阳极供气管10，所述阳极供气管10一端向上延伸并依次穿过所述通孔二101、通孔一161后与所述放电通道16内腔密封连接连通，所述阳极供气管10另一端固定在壳体4内侧壁上，通过壳体4侧壁上设置的通孔三41与所述壳体4外壁上对应位置固定的阳极供气接头11密封连接连通。
29.上述实施例中，具体地，所述内线圈7、放电通道16均为环形回转结构，所述放电通道16为设有凹槽放电腔的环形结构。
30.所述阴极12为电子源，用于发射电子一方面轰击放电通道内工质气体原子从而产生电离，另一方面中和霍尔推力器束流电位。
31.具体地，所述阴极固定座13一侧固定阴极供气接头18与供气系统相连接供气。
32.具体地，所述冷气推力器供气接头6与供气系统相连接供气，供气系统可以是气泵或者其他气体发生装置。
33.具体地，所述冷气推力器供气管5通过冷气推力器阀门51控制冷气推力器供气管5内冷气的流速和流量和开闭。
34.优选地，所述气体通道3上端出气端设置为拉瓦尔喷气口31，喷出的气体均匀稳定性好。
35.具体地，所述阴极12固定在阴极固定座13上面，其中，阴极12通过阴极供气接头18供气是为了让阴极12对工质气体电离，发射电子。
36.本发明通过在内绕线柱内设置气体通道，气体通道通过冷气推力器供气管连接冷气推力器供气接头供气，然后通过气体通道的拉瓦尔喷气口喷出，实现了冷气推力输出，配合霍尔推力器毫牛级推力输出实现了一台推力器上具备毫牛级和牛级两种推力输出范围，以满足卫星日常变轨、推进任务和航天器碰撞发生前的大推力紧急变轨避让功能。
37.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种混合推进霍尔推力器，其特征在于，包括：底座(1)、内绕线柱(2)、气体通道(3)、壳体(4)、冷气推力器供气管(5)、冷气推力器供气接头(6)、冷气推力器阀门(51)、内线圈(7)、导磁外壳(8)、阳极气体分配器(9)、阳极供气管(10)、阳极供气接头(11)、阴极(12)、阴极固定座(13)、放电通道(16)；所述底座(1)中心设置有内绕线柱(2)，所述底座(1)上沿着远离内绕线柱(2)的方向依次同轴设置内线圈(7)、放电通道(16)、导磁外壳(8)，所述内线圈(7)缠绕固定在所述内绕线柱(2)上，所述放电通道(16)内腔底部设置阳极气体分配器(9)，所述底座(1)底部固定壳体(4)，所述阴极固定座(13)固定在所述壳体(4)一侧，所述阴极(12)固定在阴极固定座(13)上。2.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述内绕线柱(2)沿轴向设置贯通的气体通道(3)，所述气体通道(3)上端设置为出气端，下端设置为进气端，所述气体通道(3)的进气端通过所述底座(1)上设置的贯通孔一与所述壳体(4)内腔相连通，所述贯通孔一下端密封连接冷气推力器供气管(5)一端，所述冷气推力器供气管(5)另一端固定在所述壳体(4)内侧壁上，通过壳体(4)侧壁上设置的贯通孔二与所述壳体(4)外壁上对应位置固定的冷气推力器供气接头(6)密封连接连通。3.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述放电通道(16)内底部设置通孔一(161)，所述通孔一(161)对应的所述底座(1)上设置通孔二(101)，所述通孔一(161)与所述通孔二(101)相连通并将所述放电通道(16)与所述壳体(4)内腔相连通，所述壳体(4)内设置阳极供气管(10)，所述阳极供气管(10)一端向上延伸并依次穿过所述通孔二(101)、通孔一(161)后与所述放电通道(16)内腔密封连接连通，所述阳极供气管(10)另一端固定在壳体(4)内侧壁上，通过壳体(4)侧壁上设置的通孔三(41)与所述壳体(4)外壁上对应位置固定的阳极供气接头(11)密封连接连通。4.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述内线圈(7)、放电通道(16)均为环形回转结构，所述放电通道(16)为设有凹槽放电腔的环形结构。5.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述阴极(12)为电子源，用于发射电子一方面轰击放电通道内工质气体原子从而产生电离，另一方面中和霍尔推力器束流电位。6.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述阴极固定座(13)一侧固定阴极供气接头(18)与供气系统相连接供气。7.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述冷气推力器供气接头(6)与供气系统相连接供气。8.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述冷气推力器供气管(5)通过冷气推力器阀门(51)控制开闭。9.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述气体通道(3)上端出气端设置为拉瓦尔喷气口(31)。10.根据权利要求1所述的混合推进霍尔推力器，其特征在于，所述阴极(12)固定在阴极固定座(13)上面。

技术总结

本发明公开了一种混合推进霍尔推力器，包括：底座、内绕线柱、气体通道、壳体、冷气推力器供气管、冷气推力器供气接头、冷气推力器阀门、内线圈、导磁外壳、阳极气体分配器、阳极供气管、阳极供气接头、阴极、阴极固定座、放电通道；底座中心设置有内绕线柱，底座上沿着远离内绕线柱的方向依次同轴设置内线圈、放电通道、导磁外壳，内线圈缠绕固定在内绕线柱上，放电通道内腔底部设置阳极气体分配器，底座底部固定壳体，阴极固定座固定在壳体一侧，阴极固定在阴极固定座上。本发明可低成本高效率的实现在一台推力器上具备毫牛级和牛级两种推力输出范围，以满足卫星日常变轨、推进任务和航天器碰撞发生前的大推力紧急变轨避让功能。碰撞发生前的大推力紧急变轨避让功能。碰撞发生前的大推力紧急变轨避让功能。