平面型电爆炸固体电推力器

本发明涉及航天技术与等离子体，具体是一种平面型电爆炸固体电推力器。

背景技术：

1、电推进作为一种高比冲的空间推进技术，在卫星变轨等空间推进任务中发挥着重要的作用。相较于使用气体工质的电推力器，固体电推力器具有工质密度大、无需繁杂的储气供气结构等优势，但也存在功率较小，并且以电弧烧蚀为等离子体生成来源的方式存在严重滞后烧蚀、表面回流和工作不稳定的缺点，致使固体电推力器的工质利用率较低。

2、金属丝电爆炸型固体电推力器是一种新型的、高比冲的固体工质电推力器，相较于其他固体工质电推力器具有结构简单、体积小、重量轻、控制精度高等推进性能优势。然而，由于其特殊的构型及工作原理，常规的直线型金属丝电爆炸型固体电推力器往往存在推力偏心、功率限制、使用次数受限等问题，限制了金属丝电爆炸型固体电推力器的应用。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的不足，本发明供一种平面型电爆炸固体电推力器，能够有效地解决金属丝电爆炸型固体电推力器推力偏心、功率限制及使用次数限制等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种平面型电爆炸固体电推力器，包括壳体、阴极体、阳极体、金属丝阵列、喷管、等离子体生成电路与等离子体加速电路；

3、所述壳体为一端开口的筒状结构，所述阴极体、所述阳极体平行间隔位于所述壳体的两侧，且所述阴极体与所述阳极体之间围成加速空腔；

4、所述喷管连接在所述壳体上具有开口的一端，且所述喷管与所述加速空腔连通；

5、所述金属丝阵列设在所述加速空腔内，且所述金属丝阵列所在的平面垂直于所述阴极体、所述阳极体；

6、所述阴极体、所述阳极体与所述等离子体加速电路电连接，所述金属丝阵列与所述等离子体生成电路电连接。

7、在其中一个实施例，所述壳体包括第一挡板、第二挡板与第三挡板；

8、所述第二挡板与所述第三挡板平行间隔设置，且配合所述阴极体、所述阳极体围成两端开口的四棱柱结构；

9、所述第一挡板覆盖在所述四棱柱结构一端的开口上。

10、在其中一个实施例，所述金属丝阵列为由若干共边正六边形金属丝构成的蜂窝状结构。

11、在其中一个实施例，所述金属丝阵列的数量为多个，且各所述金属丝阵列沿所述加速空腔的长度方向等间隔分布。

12、在其中一个实施例，相邻两层所述金属丝阵列之间偏转90°分布。

13、在其中一个实施例，平面型电爆炸固体电推力器还包括与所述金属丝阵列一一对应的隔离膜；

14、所述隔离膜贴在所述金属丝阵列远离所述喷管的一侧，且平行于所述金属丝阵列所在的平面。

15、在其中一个实施例，所述金属丝阵列表面涂覆有ptfe涂层。

16、在其中一个实施例，所述等离子体生成电路包括第一高压电源、第一电路开关、第一保护电阻、第二电路开关与第一电容；

17、所述第一电容的第一端与所述第一高压电源的阴极相连并接地，且所述第一电容的第一端通过所述第二电路开关与所述金属丝阵列一端的阴极端子电连接；

18、所述第一电容的第二端通过所述第一电路开关、所述第一保护电阻与所述第一高压电源的阳极耦合，且所述第一电容的第二端与所述金属丝阵列另一端的阳极端子电连接。

19、在其中一个实施例，当所述金属丝阵列的数量为两个以上时，各所述金属丝阵列共用所述第一高压电源、所述第一电路开关、所述第一保护电阻与所述第一电容。

20、在其中一个实施例，所述等离子体加速电路包括第二高压电源、第三电路开关、第二保护电阻、第三保护电阻与第二电容；

21、所述第二电容的第一端与所述第二高压电源的阴极相连并接地，且所述第二电容的第一端与所述阴极体电连接；

22、所述第二电容的第二端通过所述第二保护电阻、所述第三电路开关、所述第三保护电阻与所述第二高压电源的阳极耦合，且所述第二电容的第二端通过所述第二保护电阻与所述阳极体电连接。

23、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

24、1.本发明中的推力器可通过对金属丝阵列施加高压电使之发生电爆炸从而产生等离子体，等离子体在阳极体与阴极体构成的加速空腔中被电场和加速磁场耦合作用下进一步电离和电磁加速喷出，进而产生推力，相比传统固体工质电推力器，不仅工质利用效率更高，而且功率限制更小，生成等离子体电离程度高，能够有效提高推力器的推进性能；

25、2.本发明中的推力器在优选方案中通过将金属丝阵列设置为由若干共边正六边形金属丝构成的蜂窝状结构，六边形结构的金属丝不仅能够提高等离子体生成的最大功率，还能为等离子生成及加速提供了互不干扰的运动空间，同时不同金属丝间的耦合影响较小，使得推进性能能够得到有效提高。

技术特征：

1.一种平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，包括壳体、阴极体、阳极体、金属丝阵列、喷管、等离子体生成电路与等离子体加速电路；

2.根据权利要求1所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述壳体包括第一挡板、第二挡板与第三挡板；

3.根据权利要求1或2所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述金属丝阵列为由若干共边正六边形金属丝构成的蜂窝状结构。

4.根据权利要求1或2所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述金属丝阵列的数量为多个，且各所述金属丝阵列沿所述加速空腔的长度方向等间隔分布。

5.根据权利要求4所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，相邻两层所述金属丝阵列之间偏转90°分布。

6.根据权利要求4所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，还包括与所述金属丝阵列一一对应的隔离膜；

7.根据权利要求1或2所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述金属丝阵列表面涂覆有ptfe涂层。

8.根据权利要求1或2所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述等离子体生成电路包括第一高压电源、第一电路开关、第一保护电阻、第二电路开关与第一电容；

9.根据权利要求8所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，当所述金属丝阵列的数量为两个以上时，各所述金属丝阵列共用所述第一高压电源、所述第一电路开关、所述第一保护电阻与所述第一电容。

10.根据权利要求1或2所述的平面型电爆炸固体电推力器，其特征在于，所述等离子体加速电路包括第二高压电源、第三电路开关、第二保护电阻、第三保护电阻与第二电容；

技术总结本发明公开了一种平面型电爆炸固体电推力器，包括壳体、阴极体、阳极体、金属丝阵列、喷管、等离子体生成电路与等离子体加速电路；壳体为一端开口的筒状结构，阴极体、阳极体平行间隔位于壳体的两侧且围成加速空腔；喷管连接在壳体上具有开口的一端，且喷管与加速空腔连通；金属丝阵列设在加速空腔内且垂直于阴极体、阳极体；阴极体、阳极体与等离子体加速电路电连接，金属丝阵列与等离子体生成电路电连接。本发明应用于航天技术领域，不仅工质利用效率更高，而且功率限制更小，生成等离子体电离程度高，能够有效提高推力器的推进性能，还能有效解决金属丝电爆炸型固体电推力器推力偏心、功率限制及使用次数限制等问题。技术研发人员：欧阳,孙鸣阳,吴建军受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4