[发明专利]用于大流量等离子推进器模拟真空的系统

说明书

本发明涉及外太空飞行器地面模拟等离子推进器的推力测量实验领域，公开了一种用于大流量等离子推进器模拟真空的系统，包括：供气系统、抽气系统和真空环境系统；其中，所述抽气系统连接于所述真空环境系统，以将所述真空环境系统抽气达到0.01pa单位级别的真空环境；所述供气系统连接于所述真空环境系统，以提供稳定的流量和连接于等离子推进器的工作气路。该用于大流量等离子推进器模拟真空的系统可以打破国外技术的壁垒，实现大流量等离子推进器模拟实验。

技术领域

本发明涉及外太空飞行器地面模拟等离子推进器的推力测量实验领域，具体地，涉及用于大流量等离子推进器模拟真空的系统。

背景技术

传统的火箭是通过尾部喷出高速的气体实现向前推进的，但是这种推进方式导致太空飞行器的有效载荷非常低且危险性系数极高。离子推进器也是采用同样的喷气式原理，但是它并不是采用燃料燃烧而排出炽热的气体，而是通过电能作用于工质激发高速离子流向后推进。它所喷出的是一束带电粒子或是离子。它所提供的推动力或许相对较弱，但关键的是这种离子推进器所需要的燃料要比普通火箭少得多。只要离子推进器能够长期保持性能稳定，它最终将能够把太空飞船加速到更高的速度。因此其极大的提高了飞行器的有效载荷及其安全性，并且其可以不断的提高飞行器的速度。

目前中国使用的几乎都是传统推进系统。由于等离子推进比传统推进的比冲大得多，所以它所需的推进剂将会少的多，从而增加卫星的有效载荷，提高卫星性能和效益。但是等离子推进也有它的缺点，比如它仅能应用于小推力系统。低推力、高比冲的性质使得等离子推进的主要应用为：位置保持、重定位和姿态控制。对一些在轨推进的任务，电推进有明显的优势。它可以获得比化学推进更准确的姿态和化学控制。对一些重定位的任务，重定位的速度会更快并且能量消耗也更少。此技术在国外已经相当成熟，相关技术已经应用到一些太空飞船上，比如日本的“隼鸟”太空探测器，欧洲的“智能1号”太空船和美国的“黎明号”等，相关技术已经取得了很大的进步。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大流量等离子推进器模拟真空的系统，该用于大流量等离子推进器模拟真空的系统可以打破国外技术的壁垒，实现大流量等离子推进器模拟实验。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于大流量等离子推进器模拟真空的系统，该系统包括：供气系统、抽气系统和真空环境系统；其中，所述抽气系统连接于所述真空环境系统，以将所述真空环境系统抽气达到0.01pa单位级别的真空环境；所述供气系统连接于所述真空环境系统，以提供稳定的流量和连接于等离子推进器的工作气路。

优选地，所述供气系统包括：稳流气路和工作回路；其中，所述稳流气路和工作回路都通过高频电磁阀连接于所述真空环境系统，以进行气路的瞬间切换。

优选地，所述真空环境系统包括：真空规和卧式反应釜，其中，所述真空规连接于所述卧式反应釜，所述卧式反应釜连接于所述供气系统和抽气系统。

优选地，所述卧式反应釜的长度为4.5m，直径为3m。

优选地，所述稳流气路和工作回路切换过程中的瞬间气体的流速不变。

优选地，所述卧式反应釜中的工作气体为氩气，且所述供气系统以4g/s的充气速度进行充气。

通过上述技术方案，所提供的真空系统供气速度最大可达4g/s，同样的放电时间计算，理论上产生的最大推力应该为供气速度1g/s时的4倍。当气体在稳流回路的流速稳定在我们设定的流速后，打开高频电磁换向阀让气体瞬间转向工作回路，同时对应的放电装置在此之后的毫秒级别内放电，完成数据的测量。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：