超低轨道空间组合推进系统技术方案

本发明专利技术提出一种超低轨道空间组合推进系统，包括：气室，用于储气并为气体电离单元提供气体；与气室联通且为气室提供气体的至少一个进气单元以及至少一个电控固体推进单元，推进工作时各进气单元和电控固体推进单元同时工作或者择其至少一个进气单元或

【技术实现步骤摘要】
超低轨道空间组合推进系统


[0001]本专利技术主要涉及到推进系统设计
，尤其是一种超低轨道空间组合推进系统
。

技术介绍

[0002]地球的超低轨道空间具有发射成本低
、
利于对地观测和通信的显著优势，但在这一高度运行的卫星会受到不可忽略的气动阻力影响，导致其无法长时间在轨运行
。
吸气式电推进技术利用特殊的进气装置捕获轨道空间稀薄的大气，对其电离加速后获得的推力可实现卫星在轨的推力补偿，使得卫星长期在超低轨道空间工作
。
近年来吸气式电推进技术受到了研究人员的高度重视并得以快速发展，但人们对这一高度的轨道空间展现出了极大的开发热情
。
然而，在该轨道的大气密度随季节
、
太阳活动而剧烈变化，难以保证在轨期间一直能获取充足的气体分子，因此需要考虑气体流量补偿和调节的方案
。
[0003]现有的吸气式电推力器在进气装置以外大多都未考虑自行携带气源，因为高压气瓶及其对应的管道阀门会增加推进系统的复杂度，因此设计一种简单可靠的气体补充方案是很有必要的
。
另外，吸气式电推进技术只能提供卫星在轨气动阻力补偿的微小推力，不具备在特定任务背景下的快速机动能力
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出一种超低轨道空间组合推进系统
。
本专利技术不仅可利用被动式进气单元从周围稀薄大气中摄取气体作为推进剂，在流量不足时可通过开启主动式进气单元产生气体以补充气源
。
同时气室具有储气功能和气体流量实时调节功能，，可保证推进系统在不稳定的工作环境下具有稳定的气体供应
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种超低轨道空间组合推进系统，包括：
[0007]气室，用于储气并为气体电离单元提供气体；
[0008]与气室联通且为气室提供气体的至少一个被动式进气单元和至少一个主动式进气单元，所述被动式进气单元用于从外界直接摄取气体，所述主动式进气单元用于自产生气体；推进工作时各被动式进气单元和主动式进气单元同时工作或者择其至少一个被动式进气单元或
/
和主动式进气单元工作；
[0009]气体电离单元，用于对气室输出的气体进行电离，产生等离子体射流；
[0010]尾喷管，将所述等离子射流加速喷出，产生推力
。
[0011]进一步地，所述超低轨道空间组合推进系统工作时，至少一个被动式进气单元工作，若外界气体稀薄或
/
和气室输出的气体流量不足时，启动至少一个主动式进气单元自产生气体为气室补充气体
。
[0012]进一步地，所述主动式进气单元为电控固体推进单元，所述电控固体推进单元通电燃烧产生气体
。
[0013]进一步地，所述被动式进气单元包括进气道，所述进气道为抛物线型截面渐缩式结构
。
[0014]进一步地，所述进气道前端设有进气口，所述进气口中的一系列进气孔呈蜂窝状排布，所述进气道后段为一段直线型气体压缩流道并一直延伸至进气道后端，所述进气道后端通过连接法兰与气室密封联通
。
[0015]进一步地，所述进气道内壁涂有镀铝反射材料
。
[0016]进一步地，所述气室与所述气体电离单元之间的流道上设置有电磁阀，用于对气室输出的气体流量进行实时调节
。
[0017]进一步地，所述电控固体推进单元包括外壳以及设置在外壳内的电控固体推进剂
、
电控固体推进剂驱动机构
、
电极结构
、
燃烧室以及收缩喷管，所述电控固体推进剂驱动机构用于驱动所述电控固体推进剂，将所述电控固体推进剂的前端面送至电极结构所在的位置处燃烧，所述电极结构的另一侧为燃烧室，所述燃烧室的出口联通收缩喷管
。
[0018]进一步地，所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有一系列平行等距排列的正电极，所述第二电极具有与正电极数目相同的且彼此平行等距排列的负电极，所述第一电极和第二电极相对设置在同一平面上且第一电极的各正电极和第二电极的各负电极彼此交错相间分布
。
[0019]进一步地，所述气体电离单元为射频电离单元，包括电离室外壳以及设置在电离室外壳内的电离腔，电离腔长度方向的腔壁上绕设有电磁线圈
。
[0020]进一步地，所述气体电离单元与尾喷管之间的流道上联通有至少一个主动式进气单元
。
[0021]进一步地，所述尾喷管的喉部设有永磁铁，其产生的同轴磁场对等离子体射流进行磁加速和磁约束
。
[0022]相比现有技术，本专利技术的技术效果：
[0023]1、
结合了被动式进气技术和主动式进气技术的优势，超低轨道空间组合推进系统可以利用被动式进气单元从周围稀薄大气中摄取气体作为推进剂，在流量不足或者有其他需求
(
比如气室储气
)
的情形下，可通过开启主动式进气单元产生气体以实现气体的补充
。
[0024]2、
被动进气单元是通过对进气道流道的设计，实现从周围稀薄大气中摄取气体，无需增加压气机等复杂的机械结构
。
[0025]3、
主动进气单元可以采用目前已有的能够通过化学反应产生气体的各种装置，比如电控固体推进器，电控固体推进器的具体结构
、
类型不限，电控固体推进器具有可多次点火
、
易于储存的优点
。
[0026]4，另外本专利技术还结合了吸气式射频等离子体电推进技术，被动进气单元可摄取超低轨道上稀薄的大气分子，在流量不足时电控固体推进器可以通电燃烧为气室补充气体，另外电控固体推进器生成的燃气还可经过尾喷管气动加速产生大推力
。
利用电控固体推进器作为一种气体发生源，可通过调节施加的电压实现其重复工作，同时又具有固体推进装置结构简单可靠的优点
。
[0027]5、
气室具有储气功能和气体流量实时调节功能，可保证推进系统在不稳定的工作环境下具有稳定的气体供应
。
[0028]6、
进一步地，一实施例提供的电控固体推进器采用端面交错式的电极结构，电极
间距固定，不会随着推进剂的在消耗过程中的长度变化而造成燃烧失控的问题，具有工作稳定的优点
。
[0029]7、
本专利技术还使用射频电离的方式对气体进行电离，该种电离方式具有功率低
、
电离率高
、
无电极腐蚀的优点
[0030]8、
电控固体推进器燃烧产生的气体可以经过尾喷管的气动加速，可实现推进系统的大推力工作模式，拓宽了推进系统的应用场景
。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，包括：气室，用于储气并为气体电离单元提供气体；与气室联通且为气室提供气体的至少一个被动式进气单元和至少一个主动式进气单元，所述被动式进气单元用于从外界直接摄取气体，所述主动式进气单元用于自产生气体；推进工作时各被动式进气单元和主动式进气单元同时工作或者择其至少一个被动式进气单元或
/
和主动式进气单元工作；气体电离单元，用于对气室输出的气体进行电离，产生等离子体射流；尾喷管，将所述等离子射流加速喷出，产生推力
。2.
根据权利要求1所述的超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，所述超低轨道空间组合推进系统工作时，至少一个被动式进气单元工作，若外界气体稀薄或
/
和气室输出的气体流量不足时，启动至少一个主动式进气单元自产生气体为气室补充气体
。3.
根据权利要求1或2所述的超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，所述主动式进气单元为电控固体推进单元，所述电控固体推进单元通电燃烧产生气体
。4.
根据权利要求3所述的超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，所述被动式进气单元包括进气道，所述进气道为抛物线型截面渐缩式结构
。5.
根据权利要求4所述的超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，所述进气道前端设有进气口，所述进气口中的一系列进气孔呈蜂窝状排布，所述进气道后段为一段直线型气体压缩流道并一直延伸至进气道后端，所述进气道后端通过连接法兰与气室密封联通
。6.
根据权利要求4或5所述的超低轨道空间组合推进系统，其特征在于，所述进气道内壁涂有镀铝反射材料
。7.
根据权利要求1或2或4或5所述的超低轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽君，吴建军，郑鹏，张宇，何志成，钟宇轩，彭琴惠，车碧轩，李健，欧阳，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：