[发明专利]一种用于空间吸气式电推进系统的气体捕集装置

说明书

本发明公开了一种用于空间吸气式电推进系统的气体捕集装置，气体捕集装置沿着气体流动方向依次包括准直器主体和气体捕集装置主体；准直器主体为空心管状的伸缩组件，准直器主体的管道与空气分子的流动方向平行，且准直器主体形成狭长的气体捕集流道以提高气体捕集效率；准直器主体与气体捕集装置主体之间设有将气体分子以定向流动的方式导入气体捕集装置主体内部的第一定向引导组件；气体捕集装置主体与增压存储装置之间设有将气体分子以定向流动方式进入增压储存装置内部的第二定向引导组件；本发明通过调节准直器主体的长度以获得目标气体捕集效率，并利用两级的气体定向引导泵增加空气粒子在气体捕集装置主体的正向运动概率且提高空气捕集率。

技术领域

本发明涉及吸气式电推进航天器技术领域，具体涉及一种用于空间吸气式电推进系统的气体捕集装置。

背景技术

吸气式电推进是实现超低轨航天器长期轨道保持的一种极具潜力的推进技术。该技术无需从地面携带推进工质，而是通过捕获空间稀薄大气中的气体分子，经减速、增压后作为推进工质提供给电推力器。吸气式电推进系统主要包括气体捕集装置、增压存储装置和电推力器，其中气体捕集装置位于吸气式电推进系统的最前端，入口为航天器的迎风面，出口和增压存储装置相接。

为了高效捕获气体分子，吸气式电推进系统需要使用不同于传统吸气式发动机的气体捕集装置，气体捕集装置是吸气式电推力器的关键部件，负责收集来流粒子作为推进工质，然而目前的吸气式电推进系统还存在的缺陷如下：

(1)传统的气体捕集装置的准直器长度通常根据理论计算结果设定为固定值，航天器在空间飞行过程中准直器的长度无法实现调节；

(2)空气粒子在气体捕集装置中碰撞到捕集管道，可能避免会引起空气粒子反弹的问题，从而在气体捕集装置的管道内形成正向运动粒子和反向运动粒子，而反向运动粒子阻碍空气捕集效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于空间吸气式电推进系统的气体捕集装置，以解决现有技术中空气捕集效率低，且空气粒子在气体捕集装置中碰撞到捕集管道反弹造成阻碍空气捕集效率的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种用于空间吸气式电推进系统的气体捕集装置，气体捕集装置捕集的气体通过增压存储装置减速增压，且增压后的气体由电推力器为航天器提供合适的推力，所述气体捕集装置包括准直器主体和气体捕集装置主体，所述准直器主体安装在所述气体捕集装置主体的入气端；

所述准直器主体为空心管状的伸缩组件，所述准直器主体的管道与空气分子的流动方向平行，所述准直器主体形成多条狭窄且长度可调的气体捕集流道以增加气体的捕集率；

所述准直器主体与所述气体捕集装置主体之间设有第一定向引导组件，所述第一定向引导组件通过引导所述准直器主体收集到的气体分子以定向流动的方式进入所述气体捕集装置主体的内部以增加气体的捕集率；

所述气体捕集装置主体与所述增压存储装置之间设有第二定向引导组件，所述第二定向引导组件通过引导所述气体捕集装置主体内收集到的气体分子以定向流动的方式进入所述增压储存装置的内部以增加气体的捕集率。

作为本发明的一种优选方案，所述气体捕集装置主体沿着气体流动方向依次包括平行段和收缩段，所述平行段与所述准直器主体固定连接，所述第一定向引导组件安装在所述平行段与所述准直器主体之间，所述第一定向引导组件通过逆向阻隔方式引导所述准直器主体内的空气定向流动至所述平行段；

所述收缩段与所述增压存储装置连接，且所述第二定向引导组件安装在所述收缩段与所述增压存储装置之间，所述第二定向引导组件通过逆向阻隔方式引导所述收缩段内的空气定向流动至所述增压存储装置。

作为本发明的一种优选方案，所述准直器主体的横截面形状与所述平行段的横截面形状相同，所述准直器主体的内部通过至少一个第一隔板分隔形成多个第一气体捕集流道。