[发明专利]一种控制会切磁场推力器羽流发散角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种会切磁场推力器磁分界面位形对羽流发散角度的控制方法

背景技术

会切磁场推力器是一种新型电推进装置，主要结构由筒形陶瓷放电通道、极性相反安置的环形永磁铁组成，如图1所示，其利用会切磁场束缚的电子电离惰性气体工质，形成高速定向等离子体射流，从而产生推力。相比传统电推进装置，会切磁场推力器以其推力范围广、工质污染小、效率高、壁面侵蚀小、使用寿命长等众多优势成为目前最具工程应用开发价值的电推进装置。由于电离产生的等离子体被电场加速喷出，因此聚焦后形成的高速定向等离子体射流可以提高推力，增大比冲。另外平行于轴向射出的等离子体束流可以进一步减少壁面侵蚀，从而减小能量损失，延长推力器寿命。因此，等离子体束的聚焦对电推力装置具有十分重要的作用。然而，由会切磁场推力器固有磁场位形导致的羽流发散角较大的问题，已成为目前进一步发展的最大阻碍。

发明内容

本发明为了解决会切磁场推力器羽流发散角度控制困难的问题，提出了一种控制会切磁场推力器羽流发散角度的方法。

本发明所述一种控制会切磁场推力器羽流发散角度的方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、将一块环形羽流控制永磁体固定安装在会切磁场推力器放电通道出口最外面一块永磁体的外侧；且环形羽流控制永磁体的极性与会切磁场推力器通道出口最外面一块永磁体的极性相反；

步骤二、对会切磁场推力器阴极点火，推力器的阴极发出电子，电子在电磁场的作用下向放电通道内部运动；

步骤三、向会切磁场推力器的放电通道内通入氙气，并以步长n逐渐提高阳极电压，直至推力器点火成功；其中n为正整数，10≤n≤50，氙气原子与会切磁场推力器放电通道内的电子碰撞产生带正电的氙离子；氙离子在氙离子与电子自洽产生的电场的作用下向放电通道外喷出去，产生向内的推力；

步骤四、更换轴向长度或径向长度不同的环形羽流控制永磁体，使通道出口的磁分界面位形的外凸程度减小，根据热化电势原理，从而使通道出口处电势分布为平直等势面或内凹等势面，实现对氙离子加速方向的控制，即完成了会切磁场推力器羽流发散角度的控制。

本发明利用安置在会切磁场推力器放电通道出口处的永磁铁圆环来改变通道出口处磁分界面位形，减小其外凸程度，并结合热化电势原理，即磁力线与等电势线基本重合，从而改变通道出口处电势分布为平直或内凹等势面，进而控制离子加速方向，减小了羽流发散角度。

附图说明

图1为会切磁场推力器的结构示意图；图中1为氮化硼陶瓷筒、2为永磁体、3气体分配器、4为直流电源的阳极、

图2为本发明所述方法的会切磁场推力器的单侧示意图；5为环形羽流控制永磁体、6为发射电子的阴极；

图3为热化电势原理示意图；

图4为会切磁场位形示意图，图中，1、2、3均表示永磁体。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种控制会切磁场推力器羽流发散角度的方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、将一块环形羽流控制永磁体固定安装在会切磁场推力器放电通道出口最外面一块永磁体的外侧；且环形羽流控制永磁体的极性与会切磁场推力器通道出口最外面一块永磁体的极性相反；

步骤二、对会切磁场推力器阴极点火，推力器的阴极发出电子，电子在电磁场的作用下向放电通道内部运动；

步骤三、向会切磁场推力器的放电通道内通入氙气，并以步长n逐渐提高阳极电压，直至推力器点火成功；其中n为正整数，10≤n≤50氙气原子与会切磁场推力器放电通道内的电子碰撞产生带正电的氙离子；氙离子在氙离子与电子自洽产生的电场的作用下向放电通道外喷出去，产生向内的推力；

步骤四、更换轴向长度或径向长度不同的环形羽流控制永磁体，使通道出口的磁分界面位形的外凸程度减小，根据热化电势原理，从而使通道出口处电势分布为平直等势面或内凹等势面，实现对氙离子加速方向的控制，即完成了会切磁场推力器羽流发散角度的控制。

本实施方式通过更换轴向长度不同的环形羽流控制永磁体重新对会切磁场推力器点火，观察氙离子加速方向，实现对会切磁场推力器羽流发散角度的控制。

本实施方式根据热化电势效应，如图3所示在推力器内部，若电子在加速区满足麦克斯韦分布，则磁力线与等电势线几乎完全重合，其偏差为