[发明专利]一种基于磁场的离子风推力装置

说明书

本发明涉及一种基于磁场的离子风推力装置，涉及临近空间电推进领域。该离子风推力装置包括离子风推力器和磁场发生子装置；磁场发生子装置与离子风推力器的集电极垂直设置，且磁场发生子装置产生的磁场覆盖离子风推力器；离子风推力器产生的电场将中性气体分子电离成第一带电粒子，第一带电粒子在电场的作用下加速运动，并在运动过程中与中性气体分子碰撞产生第二带电粒子，第一带电粒子和第二带电粒子定向加速运动形成离子风；磁场发生子装置产生的磁场使第一带电粒子在洛伦兹力的作用下运动路径发生偏转，增加了第一带电粒子与中性气体分子的碰撞次数，增强了第一带电粒子与中性气体分子的能量传递过程，提高了离子风推力器的能量转换效率。

技术领域

本发明涉及临近空间电推进领域，特别是涉及一种基于磁场的离子风推力装置。

背景技术

离子风推力器具有结构简单、可靠性高和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。离子风推力器工作包含粒子的电离过程及加速过程。传统的离子风推力器是一种基于电晕放电的离子风效应，带电粒子在外加电场的作用下加速并与中性粒子碰撞发生能量交换，引起宏观的离子风运动。然而，传统离子风推力器受限于电晕放电原理，放电空间中带电粒子运动路径较短，与中性气体分子碰撞时间较短，能量交换不够充分，导致能量转换效率低。因此现有离子风推力器存在能量转换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁场的离子风推力装置，以解决离子风推力器能量转换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于磁场的离子风推力装置，包括：离子风推力器和磁场发生子装置；

所述磁场发生子装置与所述离子风推力器的集电极垂直设置，且所述磁场发生子装置产生的磁场覆盖所述离子风推力器；

所述离子风推力器用于产生电场，所述电场将所述电场所在区域的中性气体分子电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在所述电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子在运动过程中与所述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二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子定向加速运动，形成离子风；

所述磁场发生子装置用于产生磁场，使所述第一带电粒子在洛伦兹力的作用下运动路径发生偏转，增加所述第一带电粒子与所述电场所在区域的中性气体分子的碰撞次数。

可选的，所述离子风推力器，具体包括：电离子装置和电离电源；

所述电离子装置的正极与所述电离电源连接；所述电离子装置的负极接地；

所述电离子装置用于通电产生电场，所述电场将所述电场所在区域的中性气体分子电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在所述电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子在运动过程中与所述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二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子定向加速运动，形成离子风。

可选的，所述电离子装置包括电离电极和集电极；

所述电离电极与所述集电极对应设置，且所述电离电极与所述集电极之间的间距为第一预设间距；

所述电离电极与所述电离电源连接；

所述集电极接地。

可选的，所述磁场发生子装置，具体包括：第一电磁铁、第二电磁铁和电磁铁供电电源；

所述第一电磁铁和所述第二电磁铁分别位于所述电离子装置的两侧；

所述第一电磁铁和所述第二电磁铁均与所述电磁铁供电电源连接。

可选的，所述第一电磁铁位于所述集电极的一端，且与所述集电极垂直；

所述第二电磁铁位于所述集电极的另一端，且与所述集电极垂直。