[发明专利]一种磁等离子体推力器的阳极结构及磁等离子体推力器

说明书

本发明公开了一种磁等离子体推力器的阳极结构及磁等离子体推力器，由于直筒‑扩张型永磁体与阳极喷管内壁平行，且直筒‑扩张型永磁体内部的磁场与电磁线圈产生的磁场方向相反，这样，由于永磁铁材料本身的导磁特性，直筒‑扩张型永磁体的磁场和电磁线圈的磁场相互作用后，不仅可以将阳极附近的磁场线调整到与阳极的轴线平行，平行于阳极轴线的磁场能有效约束阳极附近的电子，减少高能电子对阳极的轰击，还能在一定程度上降低阳极喷管内壁附近的磁场强度，从而降低阳极附近的霍尔效应，降低阳极的功率沉降；并且，直筒‑扩张型永磁体外部的磁场与阳极出口处电磁线圈的磁场方向相同，可以在降低阳极功率沉降的同时不影响磁等离子体推力器的性能。

技术领域

本发明涉及电推进推力器技术领域，尤其涉及一种磁等离子体推力器的阳极结构及磁等离子体推力器。

背景技术

电推进是一类利用电能直接加热推进剂或利用电磁作用电离加速推进剂以获得推进动力的先进推进方式，具有较高的比冲、推力和效率，在大型航天器的轨道控制、深空探测和星际航行等空间任务中有广阔的应用前景。

磁等离子体推力器是电推进的一种，利用磁场和电场产生的洛伦兹力对推进剂电离气体进行加速，又被称为洛伦兹力加速器。磁等离子体推力器能够与较高核电功率结合，容易实现小型化，能够提供比其他电推力器更大量级的推力，被认为是未来深空探测的最佳推进方案之一。

在磁等离子体推力器中，阳极功率沉降一直是制约其效率的原因之一。因此，如何降低磁等离子体推力器的阳极功率沉降，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁等离子体推力器的阳极结构及磁等离子体推力器，用以降低磁等离子体推力器的阳极功率沉降。

因此，本发明提供了一种磁等离子体推力器的阳极结构，包括：阳极头部1、阳极背板2、永磁体3、第一垫片4以及第二垫片5；其中，

所述阳极背板2为空心圆柱体，所述空心圆柱体的外壁具有内凹且延伸到所述空心圆柱体底面的第一台阶，所述空心圆柱体的内壁具有内凹且延伸到所述空心圆柱体底面的第二台阶；

所述阳极头部1包括焊接在一起的空心圆柱型阳极外壳6和直筒-扩张型阳极喷管7，所述阳极喷管7的内壁具有多个凸起8；所述阳极外壳6的内螺纹与所述第一台阶的外螺纹配合将所述阳极头部1与所述阳极背板2连接在一起；所述第一垫片4位于所述第一台阶与所述阳极外壳6之间，所述第二垫片5位于所述第二台阶与所述阳极喷管7之间；所述阳极背板2、所述阳极外壳6和所述阳极喷管7形成水冷腔9；

所述永磁体3位于所述水冷腔9内，所述永磁体3与所述阳极喷管7通过所述凸起8隔离，所述永磁体3与所述凸起8接触的一面平行于所述阳极喷管7的内壁，所述永磁体3内部的磁场方向与包围所述阳极结构的电磁线圈的磁场方向相反。

在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述磁等离子体推力器的阳极结构中，所述阳极背板2的顶面具有至少一个水冷入口10，所述阳极背板2的底面具有与各所述水冷入口10一一对应的水冷出口11，每个所述水冷入口10与对应的水冷出口11之间通过水冷通道12连通。

在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述磁等离子体推力器的阳极结构中，所述阳极背板2的顶面具有至少一个入气口13，所述阳极背板2的内壁具有与各所述入气口13一一对应的出气口14，每个所述入气口13与对应的出气口14之间通过供气通道15连通。

本发明还提供了一种磁等离子体推力器，包括：电磁线圈16和位于所述电磁线圈16内的阳极结构17；其中，

所述电磁线圈16的出口所在平面与所述阳极结构17的出口所在平面重合，所述阳极结构17为本发明提供的上述磁等离子体推力器的阳极结构。