一种双阳极微阴极电弧推进装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于微牛级电弧推力器领域，涉及一种双阳极微阴极电弧推进装置，包括：内层阳极、内层绝缘陶瓷层、阴极、外层绝缘陶瓷层、外层阳极、绝缘套筒、定位盖、弹簧、后盖、外壳。所述内层绝缘陶瓷层紧密套在所述内层阳极和所述阴极之间，所述外层绝缘陶瓷层紧密套在所述阴极上，所述外层阳极紧密放置在所述外层绝缘陶瓷层上，螺钉将所述定位盖、所述外层阳极、所述绝缘套筒、所述外层绝缘陶瓷层固定在所述外壳上，所述外壳套在所述阴极上，所述阴极下端与所述后盖将所述弹簧夹紧。本发明专利技术解决了微阴极电弧推力器的阴极烧蚀不均匀的问题，延长了推力器的使用寿命。力器的使用寿命。力器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种双阳极微阴极电弧推进装置


[0001]本专利技术属于微牛级电弧推力器领域，涉及一种双阳极微阴极电弧推进装置。

技术介绍

[0002]空间推进用于航天器在太空飞行阶段，其功能是为航天器姿态控制、南北位置保持、轨道机动和离轨等任务提供动力。空间推进技术一般可以分为化学推进和电推进，以及一些其它的推进技术(如核能推进，太阳帆推进技术)。目前，电推进技术因其高比冲的优势已逐渐成为空间小推力推进装置的首选方案；微阴极电弧推力器因其具有体积小、比冲高、功耗低、寿命长、可变推力、污染小的性能优势使得其应用价值很大。
[0003]微阴极电弧推力器(简称μ
‑
CAT)，是一种新型的空间电推力器，利用真空条件下的电弧放电，烧蚀固体金属材料，产生金属蒸汽，并电离金属蒸汽后产生等离子体。等离子体在磁约束条件下，经过聚焦和轴向加速，产生推力。相比于其他类型的电推力器，μ
‑
CAT采用固态推进工质，金属阴极既作为放电阴极又作为推力器的推进工质，不需要额外的工质储供系统，同时，具有结构简单，体积小，系统质量轻，电源功率需求小，工作寿命长，推力可变，回流污染低等优点。
[0004]然而，传统的微阴极电弧推力器由于单一阳极的结构问题，放电从一边开始，在放电过程中，阴极内层烧蚀多，外层烧蚀少，径向烧蚀不均匀，从而无法烧蚀全部阴极，进而无法完全保证长时间工作的稳定性，完成预期目标。尽管国内外基于此进行了大量的研究，但是阴极烧蚀不均匀的问题仍无法彻底解决。
[0005]因此，在现有的μ
>‑
CAT结构基础上，提出了双阳极的结构设计，为阴极提供内外两条放电通道。当一条通道因烧蚀过多导致阴阳极间阻值变大时，另一条通道开始烧蚀，使阴阳极之间电阻维持平衡，让阴极内外层均得到烧蚀，实现阴极不断供给，从根本上解决阴极烧蚀不均匀的问题，提高推力器的工作寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种双阳极微阴极电弧推进装置，以解决传统微阴极电弧推力器阴极烧蚀不均匀，寿命短的问题。
[0007]本专利技术技术方案如下：
[0008]一种双阳极微阴极电弧推进装置，包括：内层阳极、内层绝缘陶瓷层、阴极、外层绝缘陶瓷层、外层阳极、绝缘套筒、定位盖、弹簧、后盖、外壳；
[0009]所述内层绝缘陶瓷层套在所述内层阳极和所述阴极之间，所述外层绝缘陶瓷层套在所述阴极上，所述外层阳极放置在所述外层绝缘陶瓷层上方，螺钉将定位盖、外层阳极、绝缘套筒、外层绝缘陶瓷层固定在所述外壳上，所述外壳套在所述阴极外侧，所述阴极下端与后盖之间设置有弹簧，弹簧的上下两端设有垫片，所述后盖与外壳之间通过螺钉连接；内层阳极从后盖穿出，通过螺母与后盖紧密固定，此时弹簧处于压缩状态。
[0010]进一步地，所述内层绝缘陶瓷层与所述外层绝缘陶瓷层材料为氧化铝陶瓷，表面
涂覆碳膜。
[0011]进一步地，所述内层阳极与所述外层阳极材料为紫铜，所述内层阳极底部有螺纹。
[0012]进一步地，所述阴极材料为钛。
[0013]进一步地，所述弹簧为高合金弹簧，长度为15mm。
[0014]进一步地，所述绝缘套筒、所述定位盖与所述后盖材料为聚四氟乙烯。
[0015]进一步地，所述外壳材料为硬铝。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017](1)本专利技术提出双阳极的新型结构设计，解决烧蚀不均匀的问题，使得阴极烧蚀半径更大，提高了阴极外环的烧蚀量。
[0018](2)本专利技术的双阳极结构，可承载的阴极的径向厚度更大，大大提高推力器总冲。
[0019](3)本专利技术的双阳极结构设计，内外两侧陶瓷同时与阴极接触放电，降低陶瓷侵蚀。
[0020](4)本专利技术的双阳极结构，减少单一阳极功率密度，降低推力器工作温度，性能更可靠。
[0021](5)本专利技术功率低，陶瓷侵蚀小，大大延长了推力器的工作寿命。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例双阳极微阴极电弧推进装置结构示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例双阳极微阴极电弧推进装置立体图。
[0024]图中：1内层阳极；2内层绝缘陶瓷层；3阴极；4定位盖；5外层阳极；6绝缘套筒；7外层绝缘陶瓷层；8外壳；9垫片；10弹簧；11后盖；12六角螺母；13弹簧垫圈；14平垫片；15盘头螺钉。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1：
[0027]图1为本专利技术实施例双阳极微阴极电弧推进装置结构示意图，将内层绝缘陶瓷层2紧密套在内层阳极1上，阴极3紧密套在内层绝缘陶瓷层2上，外层绝缘陶瓷层7紧密套在阴极3上，外层阳极5紧密放置在外层绝缘陶瓷层7上，四个盘头螺钉15穿过定位盖4、绝缘套筒6、外层绝缘陶瓷层7与外壳8连接，对外层阳极5进行固定，阴极3下端与垫片9紧密接触，弹簧10位于两个垫片之间并紧密接触，另一个垫片与后盖11紧密接触，外壳8套在阴极3外面，后盖11与外壳8通过四个盘头螺钉15连接，内层阳极1从后盖11中穿出，通过两个六角螺母12紧密固定于后盖11上；盘头螺钉15通过弹簧垫圈13和平垫片14与后盖11固定。
[0028]实施例2：
[0029]推力器采用脉冲放电工作模式，接通频率为10Hz，输出电压为1000V的高压IGBT电源，电源维持放电时间约150μs，阴极与内、外阳极均可形成放电回路，产生真空弧放电，放
电将烧蚀阴极金属，产生金属蒸汽，并电离金属蒸汽后产生等离子体。等离子体在磁约束条件下，经过聚焦和轴向加速，产生推力。在每个脉冲信号时间内，两个放电回路中，阻值较小的发生击穿放电，烧蚀该侧的阴极金属。设两个阳极分别为阳极
①
和阳极
②
，当阳极
①
侧阴极金属烧蚀较多时，阴阳极之间距离增大，裸露陶瓷距离增加，该侧阻值将增大，放电将移向阳极
②
，烧蚀阳极
②
侧金属。当阳极
②
侧阴极烧蚀较多，弹簧将推动阴极向前移动，降低阳极
①
侧阴阳极间距离，同时，
②
侧烧蚀的金属蒸汽，部分附着在
①
侧裸露陶瓷上，进一步降低
①
侧电阻，使
①
侧恢复放电，并反复重复上述过程，维持阴极烧蚀均匀性。
[0030]实施例3：
[0031]一种双阳极微阴极电弧推进装置，包括：内层阳极1、内层绝缘陶瓷层2、阴极3、外层绝缘陶瓷层7、外层阳极5、绝缘套筒6、定位盖4、弹簧10、后盖11、外壳8；
[0032]所述内层绝缘陶瓷层2套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双阳极微阴极电弧推进装置，其特征在于，包括：内层阳极(1)、内层绝缘陶瓷层(2)、阴极(3)、外层绝缘陶瓷层(7)、外层阳极(5)、绝缘套筒(6)、定位盖(4)、弹簧(10)、后盖(11)、外壳(8)；所述内层绝缘陶瓷层(2)套在所述内层阳极(1)和所述阴极(3)之间，所述外层绝缘陶瓷层(7)套在所述阴极(3)上，所述外层阳极(5)放置在所述外层绝缘陶瓷层(7)上方，螺钉将定位盖(4)、外层阳极(5)、绝缘套筒(6)、外层绝缘陶瓷层(7)固定在所述外壳(8)上，所述外壳(8)套在所述阴极(3)外侧，所述阴极(3)下端与后盖(11)之间设置有弹簧(10)，弹簧(10)的上下两端设有垫片，所述后盖(11)与外壳(8)之间通过螺钉连接；内层阳极(1)从后盖(11)穿出，通过螺母与后盖(11)紧密固定，此时弹簧(10)处于压缩状态。2.如权利要求1所述的一种双阳极微阴极电弧推进装置，其特征在于，所述内层绝缘陶瓷层(2)与外层绝缘陶瓷层(7)材料为氧化铝陶瓷，表面涂覆碳膜。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙斌，夏广庆，鹿畅，常悦，崔忠霖，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：