一種圓柱型會(huì)切磁場(chǎng)推力器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種會(huì)切磁場(chǎng)推力器，具體涉及一種圓柱型會(huì)切磁場(chǎng)推力器。
【背景技術(shù)】
[0002]會(huì)切磁場(chǎng)等離子體推力器是以霍爾推力器為基礎(chǔ)的一種新型電推進(jìn)裝置。推力器放電通道壁面一般由陶瓷組成，由多級(jí)永磁鐵包圍，相鄰的兩個(gè)永磁鐵極性相反。在通道的上游布置了陽(yáng)極。工質(zhì)氣體通過(guò)供氣管路噴入放電通道。在推力器出口外，安置了空心陰極，可以發(fā)射電子。由于通道內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度較大，電子受到的洛倫茲力很大，回旋半徑很小，所以電子主要沿磁感線作螺旋運(yùn)動(dòng)，電子只有在發(fā)生碰撞時(shí)才有機(jī)會(huì)橫越磁感線。除磁尖端外大部分區(qū)域，磁場(chǎng)主要平行壁面，電子很難橫越磁感線與壁面碰撞；磁尖端處的磁場(chǎng)徑向分量以及通道內(nèi)磁場(chǎng)的磁鏡效應(yīng)形成了對(duì)電子的阻礙作用。電子從陰極發(fā)射出來(lái)后，部分電子會(huì)沿磁感線進(jìn)入通道內(nèi)部。電子與從通道另一端噴入的中性氣體發(fā)生碰撞產(chǎn)生離子，離子在電場(chǎng)的作用下向外噴出，產(chǎn)生推力。進(jìn)入通道內(nèi)部的電子中，有一部分會(huì)在磁鏡效應(yīng)的作用下沿磁感線在兩個(gè)尖端之間作往復(fù)的螺旋運(yùn)動(dòng)；另一部分能量較高的電子則不會(huì)受到磁場(chǎng)的有效束縛，會(huì)沿軸線運(yùn)動(dòng)且直接跨越磁感線到達(dá)通道的另一端。為保證推力器具有較高的效率，需要提升工質(zhì)氣體的利用率，即提升被電離的工質(zhì)氣體占供應(yīng)工質(zhì)氣體總量的百分比。因此，需要保證電離區(qū)有足夠的體積。由于大部分的電子在通道中軸線附近運(yùn)動(dòng)，所以電離區(qū)的徑向尺寸很小，為使電離區(qū)有足夠的體積，需要增加電離區(qū)的長(zhǎng)度，因此要設(shè)計(jì)較長(zhǎng)的陶瓷通道，使推力器占用更大的空間。由于衛(wèi)星平臺(tái)的空間有限，較大體積的推力器會(huì)給衛(wèi)星的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有電離區(qū)的徑向尺寸很小，造成推力器陶瓷通道的長(zhǎng)度很長(zhǎng)的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種圓柱型會(huì)切磁場(chǎng)推力器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種圓柱型會(huì)切磁場(chǎng)推力器包括支架板、陶瓷底座、環(huán)狀陽(yáng)極、圓柱型陶瓷通道本體、氣體分配器、螺母、導(dǎo)電螺栓、兩個(gè)陶瓷墊片、導(dǎo)氣器、鋁合金支架、第一鋁合金支架、導(dǎo)磁件底座、線圈、第一導(dǎo)磁件、外鋁合金套筒、線圈支架、陶瓷端蓋、磁鐵支架、磁鐵、第二鋁合金端蓋、陶瓷端蓋和多個(gè)第二導(dǎo)磁件，
[0005]圓柱型陶瓷通道本體的左端加工有兩個(gè)工質(zhì)射流孔，導(dǎo)氣器安裝在其中一個(gè)工質(zhì)射流孔上，導(dǎo)電螺栓穿設(shè)在另一個(gè)工質(zhì)射流孔上，兩個(gè)陶瓷墊片套在位于圓柱型陶瓷通道本體內(nèi)的導(dǎo)電螺栓上后通過(guò)螺母固定，圓柱型陶瓷通道本體的內(nèi)側(cè)壁中部位置固定設(shè)有環(huán)狀陽(yáng)極，氣體分配器安裝在圓柱型陶瓷通道本體的左端內(nèi)側(cè)壁上，且氣體分配器位于圓柱型陶瓷通道本體左端內(nèi)側(cè)壁與環(huán)狀陽(yáng)極之間，圓柱型陶瓷通道本體的外側(cè)壁由右至左依次套裝有第二鋁合金端蓋、磁鐵、多個(gè)第二導(dǎo)磁件、第一導(dǎo)磁件、線圈、導(dǎo)磁件底座、第一鋁合金支架和支架板，磁鐵支架套裝在磁鐵上，線圈支架套裝在線圈上，外鋁合金套筒套裝在第一導(dǎo)磁件、多個(gè)第二導(dǎo)磁件和磁鐵支架上，且外鋁合金套筒位于第一鋁合金支架和第二鋁合金端蓋之間，鋁合金支架套裝在圓柱型陶瓷通道本體的外壁上，且鋁合金支架位于支架板和第一鋁合金支架的下端，圓柱型陶瓷通道本體的左端外側(cè)設(shè)有陶瓷底座，圓柱型陶瓷通道本體的右端設(shè)有陶瓷端蓋。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:由于會(huì)切磁場(chǎng)推力器壁面附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度較高，為幾千高斯，且除尖端外的大部分區(qū)域磁感線平行于壁面，電子難以跨越磁感線到達(dá)壁面，導(dǎo)致電離區(qū)徑向尺寸較小，通道的利用率低。為了提高通道的利用率，本發(fā)明將陽(yáng)極設(shè)計(jì)成環(huán)狀放置在圓柱型陶瓷通道的側(cè)壁面上，能夠有效改變通道內(nèi)部的電勢(shì)分布，從而使電子具有向通道側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。電子向通道側(cè)壁面處陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中需要沿徑向跨越多條磁感線，因而會(huì)有更多的電子分布在遠(yuǎn)離通道中軸線的區(qū)域，從而增大了電離區(qū)的徑向尺寸，使通道利用率提升。此外電離區(qū)徑向尺寸的增大使得推力器的軸向尺寸大幅度減小(從現(xiàn)有的100?120mm減小到65mm)，推力器的質(zhì)量也減小了 0.9-1.2kg，即本申請(qǐng)的推力器的質(zhì)量占現(xiàn)有的推力器質(zhì)量的50-70%?？紤]到會(huì)切磁場(chǎng)推力器壁面附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大，不利于電子到達(dá)陽(yáng)極，推力器的點(diǎn)火電壓過(guò)大，因此采用線圈13代替永磁鐵來(lái)減小推力器通道內(nèi)壁面附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度，約為400-600高斯，這樣電子更容易跨越磁力線到達(dá)陽(yáng)極。同時(shí)采用線圈13能夠通過(guò)改變勵(lì)磁電流的大小，方便地改變推力器內(nèi)的磁場(chǎng)位形，無(wú)需拆裝推力器。另外多個(gè)第二導(dǎo)磁件17的設(shè)計(jì)也有利于在保持陶瓷通道4長(zhǎng)度不變的情況下改變磁場(chǎng)位型。另外線圈的力學(xué)性能也優(yōu)于永磁鐵。
[0007]本發(fā)明將陽(yáng)極設(shè)計(jì)成環(huán)狀放置在圓柱型陶瓷通道的側(cè)壁面上，能夠有效的改變通道內(nèi)部的電勢(shì)分布，從而使電子具有向通道側(cè)壁面運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。電子向通道側(cè)壁面處陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中需要沿徑向跨越多條磁感線，因而會(huì)有更多的電子分布在遠(yuǎn)離通道中軸線的區(qū)域，從而增大了電離區(qū)的徑向尺寸，使通道利用率提升。因此，本發(fā)明采用了更小的通道長(zhǎng)度。由于需要電子橫越多條磁感線最終到達(dá)陽(yáng)極，所以應(yīng)當(dāng)削弱陽(yáng)極附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)減小點(diǎn)火的難度，因此需要用線圈代替永磁鐵，從而提升了推力器的力學(xué)性能。采用線圈和縮小尺寸也減輕了推力器質(zhì)量。
[0008]本發(fā)明的推力器通過(guò)改變陽(yáng)極位置與形狀的設(shè)計(jì)，使陶瓷通道在更小的直徑和長(zhǎng)度下仍能滿足工質(zhì)利用率要求，從而將通道長(zhǎng)度由現(xiàn)有的100?120mm縮小至65mm ;推力器的外殼的直徑由現(xiàn)有的100?IlOmm縮小至80mm ;本發(fā)明能夠通過(guò)增減2mm厚純鐵環(huán)的數(shù)量和調(diào)節(jié)線圈的電流來(lái)改變通道外部的磁場(chǎng)位型。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主剖視圖；圖2是環(huán)狀陽(yáng)極的主視圖；圖3是環(huán)狀陽(yáng)極的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種圓柱型會(huì)切磁場(chǎng)推力器包括支架板1、陶瓷底座2、環(huán)狀陽(yáng)極3、圓柱型陶瓷通道本體4、氣體分配器5、螺母6、導(dǎo)電螺栓7、兩個(gè)陶瓷墊片8、導(dǎo)氣器9、鋁合金支架10、第一鋁合金支架11、導(dǎo)磁件底座12、線圈13、第一導(dǎo)磁件14、外鋁合金套筒15、線圈支架16、陶瓷端蓋21、磁鐵支架18、磁鐵19、第二鋁合金端蓋20、陶瓷端蓋21和多個(gè)第二導(dǎo)磁件17，
[0011]圓柱型陶瓷通道本體4的左端加工有兩個(gè)工質(zhì)射流孔，導(dǎo)氣器9安裝在其中一個(gè)工質(zhì)射流孔上，導(dǎo)電螺栓7穿設(shè)在另一個(gè)工質(zhì)射流孔上，兩個(gè)陶瓷墊片8套在位于圓柱型陶瓷通道本體4內(nèi)的導(dǎo)電螺栓7上后通過(guò)螺母6固定，如此設(shè)置，可以通過(guò)改變陶瓷墊片的數(shù)量來(lái)改變氣體分配器5的位置，圓柱型陶瓷通道本體4的內(nèi)側(cè)壁中部位置固定設(shè)有環(huán)狀陽(yáng)極3，氣體分配器5安裝在圓柱型陶瓷通道本體4的左端內(nèi)側(cè)壁上，且氣體分配器5位于圓柱型陶瓷通道本體4左端內(nèi)側(cè)壁與環(huán)狀陽(yáng)極3之間，圓柱型陶瓷通道本體4的外側(cè)壁由右至左依次套裝有第二鋁合金端蓋20、磁鐵19、多個(gè)第二導(dǎo)磁件17、第一導(dǎo)磁件14、線圈13、導(dǎo)磁件底座12、第一鋁合金支架11和支架板I，磁鐵支架18套裝在磁鐵19上，線圈支架16套裝在線圈13上，外鋁合金套筒15套裝在第一導(dǎo)磁件14、多個(gè)第二導(dǎo)磁件17和磁鐵支架18上，且外鋁合金套筒15位于第一鋁合金支架11和第二鋁合金端蓋20之間，鋁合金支架10套裝在圓柱型陶瓷通道本體4的外壁上，且鋁合金支架10位于支架板I和第一鋁合金支架11的下端，圓柱型陶瓷通