一种离子推力器新型高效放电室结构的制作方法

1.本申请涉及航天电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器新型高效放电室结构。


背景技术：

2.电推进系统与常规的化学推进系统相比，具有推力小、比冲高、寿命长、推力可调节和安全性好等特点，使其在空间领域执行相同航天任务相比于化学推进，可以大大节省推进剂质量需求量、大大提高控制精度、更适合长时间高速飞行。离子推力器放电室设计是其核心设计内容，优化放电室的磁场设计可以更好的约束原初电子，提高离子推力器的整体性能。
3.目前国内的lips-200离子推力器，束流平直度较低，羽流区等离子体密度分布呈现明显的中心高两边低的“尖峰”型曲线，而羽流区等离子体呈现该型分布，会造成加速栅极中心区域刻蚀高于边缘区域，影响到离子推力器栅极组件的寿命及工作可靠性。


技术实现要素：

4.本申请提供了一种离子推力器新型高效放电室结构，通过对放电室阳极筒结构的优化，能够提高离子推力器束流平直度，进而提升离子推力器栅极组件的寿命及工作可靠性。
5.为了实现上述目的，本申请提供了一种离子推力器新型高效放电室结构，包括阳极筒和网状结构，其中：阳极筒设置在放电室的内部；网状结构设置在阳极筒上；网状结构由多个圆孔组成，多个圆孔呈蜂窝状分布，多个圆孔贯穿于阳极筒的筒壁。
6.进一步的，阳极筒的材料为tc4钛合金。
7.进一步的，网状结构通过3d打印工艺与阳极筒一体成型。
8.进一步的，网状结构每个圆孔的直径为1.0mm，相邻两个圆孔之间的圆心距为2mm。
9.本发明提供的一种离子推力器新型高效放电室结构，具有以下有益效果：
10.本申请结构设计简单，采用成熟的3d打印工艺一体成型，缩短了加工工序，简化了过程控制工序，降低了材料成本，能够降低阳极筒面积，减少电子被阳极筒吸收的概率，提高电子空间运动路径，提升等离子体密度分布均匀性，提升离子推力器束流平直度，进而提升离子推力器栅极组件的寿命及工作可靠性。
附图说明
11.构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
12.图1是根据本申请实施例提供的离子推力器新型高效放电室结构的示意图；
13.图2是根据本申请实施例提供的网状结构的示意图。
14.图中：1-放电室、2-阳极筒、3-网状结构、4-圆孔。
具体实施方式
15.为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
16.需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
17.在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
18.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
19.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
21.如图1-2所示，本申请提供了一种离子推力器新型高效放电室结构，包括阳极筒2和网状结构3，其中：阳极筒2设置在放电室1的内部；网状结构3设置在阳极筒2上；网状结构3由多个圆孔4组成，多个圆孔4呈蜂窝状分布，多个圆孔4贯穿于阳极筒2的筒壁。
22.具体的，本申请实施例提供的离子推力器新型高效放电室结构主要对放电室1阳极筒2的结构进行了改进，将阳极筒2的结构改成了网状结构3，网状结构3由多个贯穿型圆孔4组成，多个贯穿型圆孔4整体呈现蜂窝状分布，使阳极筒2筒壁整体形成类似于筛网的作用，使电子能够穿过阳极筒2后再在电场作用下返回放电区，增加电子利用率；通过设置网状结构3，降低了整体阳极筒2的面积，减少了电子被阳极筒2吸收的概率，提高电子空间运动路径，进而提升阳极筒2附近电子与中性原子碰撞概率，提高等离子体密度分布均匀性。
23.进一步的，阳极筒2的材料为tc4钛合金。阳极筒2的材料优选为tc4钛合金，以在满足磁场透过性要求的同时，提高网状阳极筒2高温下的力学特性。
24.进一步的，网状结构3通过3d打印工艺与阳极筒2一体成型。网状结构3通过成熟的3d打印工艺与阳极筒2直接一体成型，缩短了放电室1整体的加工工序，简化了过程控制工序，降低了材料成本。
25.进一步的，网状结构3每个圆孔4的直径为1.0mm，相邻两个圆孔4之间的圆心距为
2mm。网状结构3主要为了降低阳极筒2的面积，减少电子被阳极筒2吸收的概率，增加放电室1内阳极周围原初电子利用率，提升放电室1内等离子体分布的均匀性，进而提高束流平直度，增强栅极组件的工作可靠性。网状结构3圆孔4的参数根据实际情况进行选择，在本申请实施例中，圆孔4的直径优选为1.0mm，相邻两个圆孔4之间的圆心距优选为2mm。
26.以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。


技术特征：
1.一种离子推力器新型高效放电室结构，其特征在于，包括阳极筒和网状结构，其中：所述阳极筒设置在所述放电室的内部；所述网状结构设置在所述阳极筒上；所述网状结构由多个圆孔组成，多个圆孔呈蜂窝状分布，多个所述圆孔贯穿于所述阳极筒的筒壁。2.根据权利要求1所述的离子推力器新型高效放电室结构，其特征在于，所述阳极筒的材料为tc4钛合金。3.根据权利要求2所述的离子推力器新型高效放电室结构，其特征在于，所述网状结构通过3d打印工艺与所述阳极筒一体成型。4.根据权利要求3所述的离子推力器新型高效放电室结构，其特征在于，所述网状结构每个圆孔的直径为0.9～1.1mm，相邻两个圆孔之间的圆心距为19～21mm。

技术总结
本申请涉及航天电推进技术领域，具体而言，涉及一种离子推力器新型高效放电室结构，包括阳极筒和网状结构，其中：阳极筒设置在放电室的内部；网状结构设置在阳极筒上；网状结构由多个圆孔组成，多个圆孔呈蜂窝状分布，多个圆孔贯穿于阳极筒的筒壁。本申请结构设计简单，采用成熟的3D打印工艺一体成型，缩短了加工工序，简化了过程控制工序，降低了材料成本，能够降低阳极筒面积，减少电子被阳极筒吸收的概率，提高电子空间运动路径，提升等离子体密度分布均匀性，提升离子推力器束流平直度，进而提升离子推力器栅极组件的寿命及工作可靠性。性。性。


技术研发人员：孟伟 陈娟娟 颜能文 代鹏 耿海 谷增杰 江豪成
受保护的技术使用者：兰州空间技术物理研究所
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/14