[发明专利]一种基于电晕放电和霍尔效应的大推力临近空间推力器

说明书

本发明公开了一种基于电晕放电和霍尔效应的大推力临近空间推力器，属于航天电推进技术领域。所述的大推力临近空间推力器包括阳极丝、阴极板、电源、固定板、磁极板组和太阳能电池；阳极丝电离其周围的工产生离子，连接在阳极丝的高频交流电向阳离子区发射高频电磁波提高电子密度，当离子气体移动到电磁场相互垂直的区域时，质量轻的电子发生电漂移运动形成霍尔电流，霍尔电流与磁场相互作用为推力器提供推力，质量重的离子不易发生电漂移运动，而是在电场中继续加速向阴极板方向运动，最后与阴极板碰撞中和维持推力器的电中性。本发明不需要携带燃料，使用的推进剂来源于其所处环境的工质，而是可以超长时间做临近空间巡航和作业。

技术领域

本发明属于航天电推进技术领域，尤其涉及一种基于电晕放电和霍尔效应的大推力临近空间推力器。

背景技术

临近空间既不属于航天的范畴，也不属于航空的范畴，一般指距地面20-100km的空域，处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间，也称为亚轨道或空天过渡区。近空间位置的探测器可以提供更、多更精确的信息，并节省使用卫星的费用，又能比通常的航空器减少遭地面敌人攻击的机会，所以该位置处的卫星具有很强的军事用途以及其他商业用途。

目前针对这一区域飞行器所使用的发动机延续了航空发动机的思路，使用涡喷发动机、超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机等。这些设计均需要额外携带燃料，当燃料即将用尽时，飞行器必须返回。该设计使用临近空间自然存在的稀薄大气作为推进剂，以电能作为能源，配备太阳能电池后，可以超长时间作业。

发明内容

本发明针对现有技术中动力推进系统寿命短的技术难题，提出一种基于电晕放电和霍尔效应的大推力临近空间推力器。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于电晕放电和霍尔效应的大推力临近空间推力器，所述的大推力临近空间推力器包括阳极丝1、阴极板2、电源3、两个固定板4、两个磁极板组5和两个太阳能电池6。

所述的磁极板组5包括两块磁极板由永磁材料制成，两块磁极板成‘＞’形设置，两个磁极板组5的开口方向相对设置，两个磁极板组5间相对的表面磁极不同，两个磁极板组5的端部通过两个固定板4固定连接，磁极板组5用于约束等离子体产生霍尔电流提供推力；所述的固定板4由导磁材料制成，用于屏蔽外侧的磁场。

所述的阳极丝1由金属材料制成；所述的阴极板2为矩形板结构，由金属材料制成；所述的阳极丝1和阴极板2安装在固定板4的两个相对的侧边上，阳极丝1和阴极板2均与两个磁极板组5间的磁感线垂直；

所述的电源3高压直流电源和高频交流电源，分别安装在两个固定板4的外侧平面上；所述的阳极丝1与高频交流电源的阳极电连接，高频交流电源的阴极与高压直流电源的阳极电连接，高压直流电源的阴极与阴极板2电连接；

所述的太阳能电池6与磁极板组5结构相同，安装在磁极板组5外侧，太阳能电池6与电源3电连接，用于补充电能。

进一步的，所述的阳极丝1和阴极板2的材料为铜。

进一步的，所述的高压直流电源的电压为10至20KV，所述高频交流电源的频率为2.45GHz。

本发明的有益效果是：

临近空间飞行器是指能够在近空间长期飞行、持续飞行的飞行器或亚轨道飞行器或临近空间飞行的高超声速飞行器。具有航空、航天飞行器所不具有的优势，特别是在通讯保障、情报收集、电子压制、预警、民用等方面极具发展前景。