一种卫星推力器双模式工作方法与流程

本发明涉及航天推进系统，特别是涉及一种卫星推力器双模式工作方法。

背景技术：

1、在航天任务中，一直试图减少将航天器送到最终轨道所需要的推进剂质量。传统的化学推进受到化学能和壁面温度的限制，其推进系统的喷气速度只能达到2km/s-3km/s的量级，而电推进可以利用电场加速，喷气速度可以提高到20km/s-30km/s。由于比冲高，电推力器相对于化学推力器而言达到相同的总冲可以节省大量的推进剂，从而可以有效提高卫星的有效载荷、降低发射质量，达到延长寿命、降低成本的目的。

2、在电推进中，霍尔推力器由于结构简单、效率较高、推力功率比高、推力密度大、功率覆盖范围广、比冲接近于许多典型任务的比冲、可以使用多种推进剂等特点，成为国际上应用最为广泛的技术之一。近年来，霍尔推力器在深空探测主推进、扰动精确补偿、低轨航天器轨道维持、航天器轨道转移等航天任务中得到了广泛的应用。在2021年9月，中国研制的空间站天和核心舱电推进核心舱采用的4台霍尔推力器完成了首次在轨点火测试，更标志着电推进技术逐步走向载人航天领域。

3、由于外太空环境的复杂，故对卫星的推进系统提出了更高的要求，推进系统既需要大推力维持轨道高度又需要小推力进行精确控制。然而仅仅凭借单种推力方式，如仅仅凭借霍尔推力器，由于对推力范围的限制，使其可以利用大推力来维持轨道高度，但是无法提供小推力来进行精确控制，故很难面对复杂的航天任务。

4、因此，本领域亟需一种卫星推力器双模式工作方法，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种卫星推力器双模式工作方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有两种工作模式，推力器工作模式提供大推力来维持轨道高度，阴极单点工作模式提供小推力来进行精确控制。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种卫星推力器双模式工作方法，包括推力器工作模式和阴极单点工作模式；

4、推力器工作模式：在此模式下，阴极产生种子电子，阴极提供的种子电子被推力器主体中的外线圈、外磁极、内磁极、内线圈和磁屏所产生的磁场束缚在环形通道的出口处，工质气体通过推力器主体中的阳极顶端的出气孔进入到环形通道，并与阴极产生的电子发生碰撞电离，产生离子和电子，在阳极所产生的电场的作用下，离子被加速喷出，产生推力；

5、阴极单点工作模式：在此模式下，只有阴极工作，首先阴极中的加热丝工作并加热发射体，通过阴极管注入工质气体，在触持极壳上施加高电位，当发射体达到预计温度时，在触持极壳和发射体中间形成击穿回路，在触持极壳到发射体中间的区域会形成电离区，触持极壳施加低电位维持放电，离子和电子在电场中获得能量在电离区形成高温区域，气体原子在电离区被加热并喷出产生推力，一部分离子会轰击在发射体表面维持发射体处于预计温度，同时另一部分离子从孔口喷出产生推力。

6、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

7、本发明结合霍尔推力器和阴极的放电特性，提出了推力器工作模式和阴极单点工作模式，这两种工作模式充分利用霍尔推力器、阴极的结构特点，可以有更宽的推力调节范围。

8、相比于增加额外的冷气推进结构，本发明可以在一种结构上集成大推力模式和小推力模式。在阴极单点工作模式下，工质气体受阴极内部产生的等离子体加热加速膨胀喷出，其产生的推力和比冲都略高于冷气推进，其使用寿命也相对更长。

技术特征：

1.一种卫星推力器双模式工作方法，其特征在于：包括推力器工作模式和阴极单点工作模式；

技术总结本发明公开了一种卫星推力器双模式工作方法，涉及航天推进系统技术领域，推力器工作模式：阴极产生种子电子被推力器主体束缚在环形通道出口处，工质气体通过推力器主体中阳极顶端出气孔进入到环形通道，并与阴极的电子发生碰撞电离，产生离子和电子，在阳极电场作用下被加速喷出产生推力；阴极单点工作模式：加热丝工作并加热发射体，注入工质气体，在触持极壳上施加高电位，触持极壳和发射体中间形成击穿回路，触持极壳施加低电位维持放电，阴极内部产生弱电离，气体电离产生离子，气体在阴极内部被加热和部分离子一起从阴极孔口喷出产生推力。本发明提供了推力器工作模式和阴极单点工作模式，也可以应对不同的工作环境。技术研发人员：张秀坤受保护的技术使用者：哈尔滨普拉仕动力科技研发部（有限合伙）技术研发日：技术公布日：2024/6/2