一種新型四陰極離子推力器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于空間的四陰極離子推力器。
【背景技術(shù)】
[0002]離子推力器是一種靜電加速離子產(chǎn)生推力的磁場(chǎng)約束等離子體設(shè)備。主要用于同步地球軌道衛(wèi)星的位置保持、軌道機(jī)動(dòng)及深空空探測(cè)等領(lǐng)域。電推進(jìn)技術(shù)愈益成為衡量相關(guān)衛(wèi)星平臺(tái)先進(jìn)性的標(biāo)志之一。離子推力器的壽命是衡量其性能的重要指標(biāo)之一，尤其是在深空間探測(cè)領(lǐng)域要求離子推力器的壽命達(dá)到50000小時(shí)甚至更長(zhǎng)。目前的單陰極離子推力器在壽命方面難以滿足一些對(duì)壽命要求很高的任務(wù)，如深空探測(cè)等。另外，對(duì)于單陰極推力器來說，子陰極一旦失效，整個(gè)推力器即失效。設(shè)計(jì)具有長(zhǎng)壽命高可靠離子推力器具有重要意義。離子推力器的壽命需要同時(shí)對(duì)其子陰極壽命提出了相應(yīng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于空間的四陰極離子推力器，通過增加陰極個(gè)數(shù)并使其合理布局大幅度提高離子推力器的壽命。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種四陰極離子推力器，所述離子推力器的主陰極由四個(gè)子陰極組成；該四個(gè)子陰極布置于離子推力器后壁上且相對(duì)于后壁中心對(duì)稱排布；
[0006]處于對(duì)角的兩個(gè)子陰極為一組，離子推力器工作時(shí)，其中一組子陰極工作，另外一組子陰極處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)一組子陰極失效后，另外一組子陰極啟動(dòng)。
[0007]較佳的，所述子陰極的外形為圓柱形，垂直于所述推力器后壁固定安裝。
[0008]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0009]①兩個(gè)子陰極同時(shí)工作降低了單個(gè)主陰極的最大發(fā)射電流，提高了單個(gè)子陰極的壽命，有助于推力器壽命的提尚;
[0010]②一組子陰極失效之后啟動(dòng)另外一組子陰極，大大提高了離子推力器的壽命；
[0011]③對(duì)稱子陰極工作可提高放電室內(nèi)尤其是柵極上游的離子分布的均勻性，有利于提尚棚■極的壽命，從而提尚尚子推力器的壽命。
[0012]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于對(duì)壽命和可靠性要求較高的深空探測(cè)和地球同步軌道衛(wèi)星
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【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的陰極離子推力器放電室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的子陰極在推力器后壁布局示意圖。
[0015]其中，1-推力器后壁，2-陽極，3-子陰極，4-后壁中心。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017]本發(fā)明的四陰極離子推力器的放電室如圖1和2所示。離子推力器的主陰極由四個(gè)子陰極3組成，四個(gè)子陰極3布置于離子推力器后壁I上且相對(duì)于后壁中心4對(duì)稱排布；兩個(gè)相鄰的子陰極3之間的夾角相等，即為90°。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)中的離子推力器只設(shè)置一個(gè)主陰極，由于離子推力器的磁場(chǎng)分布靠近放電室內(nèi)壁，當(dāng)主陰極發(fā)射電子時(shí)，軸線上的電子密度較大，靠近放電室內(nèi)壁的部分的離子密度小，造成電子分布不均勻。本發(fā)明將主陰極設(shè)計(jì)成4個(gè)子陰極3，由于子陰極3更加靠近放電室陽極2，子陰極3發(fā)射的電子會(huì)更多更快的引導(dǎo)至放電室陽極2，提高放電室內(nèi)尤其是柵極上游的離子分布的均勻性，有利于提高柵極的壽命，從而提高離子推力器的壽命。
[0019]處于對(duì)角的兩個(gè)子陰極3為一組，離子推力器工作時(shí)，其中一組子陰極3工作，另外一組子陰極3處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)一組子陰極3失效后，啟動(dòng)另外一組子陰極3。子陰極3的外形為圓柱形，垂直于所述推力器后壁I固定安裝。兩個(gè)子陰極3同時(shí)工作降低了單個(gè)主陰極的最大發(fā)射電流，提高了單個(gè)子陰極3的壽命，有助于推力器壽命的提高。
[0020]綜上，本發(fā)明可以很大程度上提高推力器的壽命，從而提高推力器的性能，可廣泛應(yīng)用于功率要求較高深空探測(cè)如木星探測(cè)、小行星采樣返回，也可應(yīng)用于對(duì)壽命有很高要求的位置保持衛(wèi)星平臺(tái)，如地球同步軌道通訊衛(wèi)星。
[0021]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種四陰極離子推力器，其特征在于，所述離子推力器的主陰極由四個(gè)子陰極(3)組成；該四個(gè)子陰極(3)布置于離子推力器后壁(I)上且相對(duì)于后壁中心(4)對(duì)稱排布； 處于對(duì)角的兩個(gè)子陰極(3)為一組，離子推力器工作時(shí)，其中一組子陰極(3)工作，另外一組子陰極(3)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)一組子陰極(3)失效后，另外一組子陰極(3)啟動(dòng)。2.—種四陰極離子推力器，其特征在于，所述子陰極(3)的外形為圓柱形，垂直于所述推力器后壁(I)固定安裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四陰極離子推力器，所述離子推力器的主陰極由四個(gè)子陰極組成；該四個(gè)子陰極布置于離子推力器后壁上且相對(duì)于后壁中心對(duì)稱排布；處于對(duì)角的兩個(gè)子陰極為一組，離子推力器工作時(shí)，其中一組子陰極工作，另外一組子陰極處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；當(dāng)一組子陰極失效后，另外一組子陰極啟動(dòng)；兩個(gè)子陰極同時(shí)工作降低了單個(gè)主陰極的最大發(fā)射電流，提高了單個(gè)子陰極的壽命，有助于推力器壽命的提高；一組子陰極失效之后啟動(dòng)另外一組子陰極，大大提高了離子推力器的壽命；對(duì)稱子陰極工作可提高放電室內(nèi)尤其是柵極上游的離子分布的均勻性，有利于提高柵極的壽命，從而提高離子推力器的壽命。
【IPC分類】F03H1/00
【公開號(hào)】CN105065221
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510419168
【發(fā)明人】吳先明, 張?zhí)炱? 孫明明, 龍建飛, 孫運(yùn)奎
【申請(qǐng)人】蘭州空間技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月16日