[发明专利]一种离子风推力装置

说明书

本发明涉及一种离子风推力装置。本发明在离子风推力器的上游增加多级电离增强装置，多级电离增强装置在电离增强电源的作用下产生大量的带电粒子，带电粒子在临近空间气体的流动输运作用下进入离子风推力器，提高了离子风推力器的电离区带电粒子密度，消除了原有离子风推力器的电离区带电粒子密度极限，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，并且增加了与中性气体分子的能量传递，使更多的中性气体分子能够参与到离子风推力器的工作中，提高了能量转换效率，进一步提高了离子风推力器的性能。

技术领域

本发明涉及临近空间电推进领域，特别是涉及一种离子风推力装置。

背景技术

离子风推力器具有结构简单、可靠性高、无需自携带推进剂等特点，在临近空间电推进领域具有广泛的应用价值。离子风推力器的工作过程包含粒子的电离过程及加速过程。然而，传统离子风推力器带电粒子密度低限制了离子风推力器性能的提升，提高离子风推力器电离强度具有重要的应用价值。

因此，提升离子风推力器的性能是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子风推力装置，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，提高了离子风推力器的带电离子密度，进而提高了离子风推力器的性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种离子风推力装置，所述推力装置包括：多级电离增强装置、离子风推力器和电离增强电源；

沿临近空间气体的流动方向依次设置所述多级电离增强装置和所述离子风推力器；

所述多级电离增强装置与所述电离增强电源连接，所述多级电离增强装置用于产生第一电场，所述第一电场将所述第一电场所在区域的气体电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在临近空间气流的输运作用下运动至所述离子风推力器；

所述离子风推力器用于产生第二电场，所述第二电场将所述第二电场所在区域的中性气体分子电离成第二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在所述第二电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在运动过程中分别与所述第二电场所在区域的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第三带电粒子，所述第一带电粒子、所述第二带电粒子和所述第三带电粒子定向加速运动，形成离子风。

可选的，所述多级电离增强装置包括：多个电极板对；

多个所述电极板对沿临近空间气体的流动方向依次设置；

所述电极板对中的两个电极板之间有第一预设间距；所述电极板对的一个电极板与所述电离增强电源的正极连接，所述电极板对的另一个电极板与所述电离增强电源的负极连接，所述电离增强电源的负极接地。

可选的，所述多级电离增强装置还包括：第一介质板和第二介质板；

多个所述电极板对中所有带正电荷的电极板均连接第一介质板，多个所述电极板对中所有带负电荷的电极板均连接所述第二介质板；所述第一介质板和所述第二介质板用于使电极板对之间的电场分布均匀。

可选的，所述离子风推力器包括：电离电极、集电极和高压电源；

所述电离电极与所述集电极之间有第二预设间距；

所述电离电极与所述高压电源的正极连接，所述集电极与所述高压电源的负极连接，所述高压电源的负极接地。

可选的，所述离子风推力器还包括：电流互感器和示波器；

所述电流互感器的一次侧分别与所述集电极和地连接，所述电流互感器的二次侧与所述示波器连接；

所述示波器用于显示所述电流互感器的二次侧的电流。