[发明专利]电推力器点火试验溅射污染防护系统及其设计方法

说明书

本申请公开了一种电推力器点火试验溅射污染防护系统及其设计方法，防护系统包括L形试验容器、磁场发生器、磁屏蔽体和溅射靶，L形试验容器包括依次连接的第一段容腔、过渡段容腔和第二段容腔，第一段容腔与第二段容腔相互垂直；推力器设于第一段容腔的自由端，磁屏蔽体罩于推力器外，溅射靶设于第二段容腔的自由端，磁场发生器设于过渡段容腔内；推力器产生羽流粒子，羽流粒子经过空间中磁场发生器产生的磁场，磁场的方向与羽流粒子的运动方向垂直，磁场的强度使得所述粒子恰好能偏转90°射到所述溅射靶上，因此羽流粒子溅射产生的污染物不会直接返回推力器，从而降低推力器受到的溅射污染。

技术领域

本发明一般涉及电推力器点火试验中降低羽流溅射污染的防护装置，具体涉及一种电推力器点火试验溅射污染防护系统及其设计方法。

背景技术

与化学推进相比，电推进可大幅降低发射质量，提高有效载荷和卫星在轨寿命。但其羽流粒子能量非常高，在地面进行验证试验时，由于在有限容积的真空试验舱内进行，羽流打到容器壁面会溅射出大量污染物，这些溅射产物返回推力器或打到其它敏感仪器表面会造成污染沉积或更严重的损伤。

现有的溅射污染防护方案主要从两方面着手，一是采用尽量大的试验容器，因为溅射表面离推力器越远污染越小；另一方面是设置溅射靶来接收羽流粒子，通过对溅射靶结构进行优化设计来降低溅射沉积污染。试验容器不能无限大，因此溅射靶就起着关键作用。溅射靶采用低溅射率的材料制成，结构形式多种多样，但由于溅射产物的漫发射性质，没有哪一种结构形式具有特别明显的溅射污染防护效果。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种电推力器点火试验溅射污染防护系统及其设计方法。

为了克服现有技术的不足，本发明所提供的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种电推力器点火试验溅射污染防护系统，其特殊之处在于，包括L形试验容器、磁场发生器、磁屏蔽体和溅射靶，L形试验容器包括依次连接的第一段容腔、过渡段容腔和第二段容腔，所述第一段容腔与所述第二段容腔相互垂直；

所述推力器设于所述第一段容腔的自由端，所述磁屏蔽体罩于所述推力器外，所述溅射靶设于所述第二段容腔的自由端，所述磁场发生器设于所述过渡段容腔内；

所述推力器用于产生羽流粒子，所述磁场发生器用于在所述羽流粒子经过的空间中产生磁场，所述磁场的方向与所述羽流粒子的运动方向垂直，所述磁场的强度使得所述粒子恰好能偏转90°射到所述溅射靶上。

进一步地，所述过渡段容腔包括折弯线，所述推力器设于所述折弯线中点与所述第一段容腔自由端上缘中点连线的下方。

进一步地，所述磁屏蔽体采用双层同心圆筒结构，所述磁屏蔽体的内径和长度均大于所述推力器。

进一步地，所述磁屏蔽体的材质为高磁导率的材料，所述高磁导率的材料包括高纯铁、硅钢和坡莫合金。

进一步地，所述溅射靶铺设于所述第二段容腔的内壁面，所述溅射靶的厚度要大于10mm，所述溅射靶的材质为碳碳复合材料。

第二方面，本发明提供一种电推力器点火试验溅射污染防护系统的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

根据羽流粒子的速度确定所需磁场的强度，根据羽流粒子的偏转半径确定磁场有效空间的尺寸，由所述磁场的强度和有效空间尺寸选择磁场发生器；

设定所述磁屏蔽体的长度，根据所述偏转磁场的强度来确定所述磁屏蔽体的径向尺寸，根据所述长度和所述径向尺寸选择所述磁屏蔽体；

设定L形试验容器的包络尺寸，根据确定的磁场发生器的尺寸、磁屏蔽体尺寸、羽流粒子的偏转半径确定L形试验容器中第一段容腔和过渡段容腔的尺寸，第二段容腔的尺寸保证溅射靶处于推力器的盲区内。