一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器制造技術(shù)

本申請(qǐng)公開了一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器，包括進(jìn)氣管、分配器底層、分配器中層、分配器頂層、三根固定螺釘，其中，分配器中層設(shè)置有分配孔，分配器頂層設(shè)置有狹縫。通過(guò)本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案，可以控制氣體流量的分配，以實(shí)現(xiàn)更均勻的氣體分布，為電推力器提供均勻穩(wěn)定的中性粒子環(huán)境。

A gas distributor of Hall thruster with double air chambers

The application discloses a Hall thruster gas distributor with a double-layer air cavity, which comprises an intake pipe, a bottom layer of the distributor, a middle layer of the distributor, a top layer of the distributor and three fixing screws, wherein the middle layer of the distributor is provided with a distribution hole and the top layer of the distributor is provided with a slit. Through the technical scheme of the invention, the gas flow distribution can be controlled to achieve a more uniform gas distribution and provide a uniform and stable neutral particle environment for the electric thruster.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器
本專利技術(shù)屬于電推進(jìn)
，尤其涉及一種霍爾推力器氣體分配器。
技術(shù)介紹
電推進(jìn)是未來(lái)理想的空間推進(jìn)方案之一，它具有高比沖、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，在整個(gè)壽命期間可以提供可觀的速度增量，以完成各種難度較高的空間任務(wù)。霍爾推力器是一種應(yīng)用成熟的電推力器，它具有比質(zhì)量低、可靠性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。隨著微小衛(wèi)星市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展與空間任務(wù)對(duì)速度增量要求的提高，可以預(yù)見未來(lái)將大量應(yīng)用小功率霍爾推力器(幾十瓦到幾百瓦量級(jí))的全電衛(wèi)星(指僅應(yīng)用電推進(jìn)方案的衛(wèi)星)。陽(yáng)極是霍爾推力器的核心組件之一，它的作用是提供一個(gè)較高的放電電壓，并將來(lái)自儲(chǔ)供氣系統(tǒng)的推進(jìn)劑氣體在空間上分配均勻，輸運(yùn)到放電室通道內(nèi)部。由于第二點(diǎn)是陽(yáng)極的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，因此后文將陽(yáng)極改稱為氣體分配器。小功率霍爾推力器在設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨各種難題，其中一個(gè)問(wèn)題是，在維持緊湊結(jié)構(gòu)的前提下，獲得均勻的氣體分配性能。從小型霍爾推力器總體設(shè)計(jì)來(lái)講，單管進(jìn)氣是最佳方案，因?yàn)橄啾扔谒墓苓M(jìn)氣與雙管進(jìn)氣方案，單管進(jìn)氣的管路固定、密封、絕緣更好實(shí)現(xiàn)，有助于設(shè)計(jì)出更緊湊的推力器布局。但毫無(wú)疑問(wèn)的是，這也給氣體分配器本身的設(shè)計(jì)提高了難度。單管進(jìn)氣意味著推進(jìn)劑注入的平均位置是嚴(yán)重偏離氣體分配器軸心的，而且單個(gè)進(jìn)氣管進(jìn)氣的流量等于原多管進(jìn)氣方案中各管流量的總和。因此需要在偏心與大流量的設(shè)計(jì)壓力下，設(shè)計(jì)精巧的結(jié)構(gòu)，使排出氣體分配器出口的推進(jìn)劑氣體快速達(dá)到空間均布。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述已有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)提出一種具有雙層氣腔、氣體分配孔與狹縫的氣體分配器，具體技術(shù)方案如下：一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器，其特征在于，包括分配器底層、分配器中層、分配器頂層、進(jìn)氣管、三根固定螺釘，其中，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的外圓周邊緣分別設(shè)置有相互匹配的錐形孔，在所述分配器頂層、所述分配器中層和所述分配器底層，分別以錐形孔與所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的圓心連線為0°基準(zhǔn)，在所述分配器底層的0°位置設(shè)置有一個(gè)直徑3mm的孔，同一圓周的順時(shí)針?lè)较蛎扛?0°設(shè)置一個(gè)直徑5mm的孔，所述進(jìn)氣管插入直徑3mm的孔并焊接固定，所述三根固定螺釘插入直徑5mm的孔并焊接固定；所述分配器中層蓋在所述分配器底層上，所述分配器頂層蓋在所述分配器中層上，三者依次同心疊合，三個(gè)錐形孔合并為兩個(gè)錐形孔，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的接縫處焊接固定密封，所述分配器底層與所述分配器中層之間形成第一層氣腔、所述分配器中層與所述分配器頂層之間形成第二層氣腔；所述分配器中層開有分配孔，在圓心角20°、40°、60°的位置均為直徑0.6mm的通孔，在81°-88°、101°-113°、125°-140°的位置均為寬0.6mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的狹縫，在148°-212°的位置為直徑1mm并在兩端開有半徑0.3mm的圓角的狹縫，所述分配孔關(guān)于0°-180°連線軸對(duì)稱；所述分配器頂層上開有內(nèi)外兩圈狹縫，在角度-7°-7°、13°-23°、31°-41°、49°-59°、67°-76°、87°-96°、105°-114°、121°-137°的位置設(shè)置寬0.6mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的內(nèi)外兩圈狹縫，在角度143°-155°、161°-199°的位置設(shè)置寬1mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的內(nèi)外兩圈狹縫，所有內(nèi)圈狹縫的內(nèi)側(cè)圓直徑相等，所有外圈狹縫的外側(cè)圓直徑相等，所述內(nèi)外兩圈狹縫關(guān)于0°-180°連線軸對(duì)稱；推進(jìn)劑氣體通過(guò)所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述第一層氣腔，從0°位置開始沿著周向擴(kuò)散，沿著所述分配器中層的所述分配孔從所述第一層氣腔向所述第二層氣腔擴(kuò)散。進(jìn)一步地，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的錐形孔深度不超過(guò)0.3mm，錐形孔錐角不超過(guò)120°。進(jìn)一步地，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的外徑均為42mm，內(nèi)徑均為26mm，不銹鋼材質(zhì)。本專利技術(shù)的有益效果在于：1.單管進(jìn)氣，布局緊湊，在僅7mm的軸向空間內(nèi)，設(shè)計(jì)了多道緩沖特征與雙層氣體分配，適合80-300W量級(jí)的小型霍爾推力器；2.通過(guò)設(shè)置的分配孔可以對(duì)在第一層氣腔中緩沖過(guò)的推進(jìn)劑氣體進(jìn)行預(yù)分配，以減少分配器頂層狹縫的設(shè)計(jì)壓力，分配器頂層的內(nèi)外兩圈狹縫可以將經(jīng)過(guò)第一層氣腔預(yù)分配之后的推進(jìn)劑氣體進(jìn)一步地在周向上分配均勻，降低單管偏心進(jìn)氣帶來(lái)的不均勻性，同時(shí)使推進(jìn)器氣體在徑向上分配均勻；3.本專利技術(shù)經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算和設(shè)計(jì)得出分配孔、內(nèi)外兩圈狹縫的詳細(xì)參數(shù)和位置，通過(guò)采用COMSOL軟件自由分子流模塊仿真計(jì)算證明本專利技術(shù)的一種電推力器氣體分配器能夠使得進(jìn)入放電通道內(nèi)的推進(jìn)劑氣體在經(jīng)過(guò)6mm-8mm的軸向擴(kuò)散后即可達(dá)到徑向周向均勻的效果；4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒有加工難度較高的特征。固定方式采用焊接，焊接好的氣體分配器具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗震性能；附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本專利技術(shù)的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。其中：圖1為本專利技術(shù)的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器的三維軸測(cè)圖；圖2為本專利技術(shù)的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器的剖視圖；圖3為本專利技術(shù)的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器的裝配示意圖；圖4為本專利技術(shù)的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器中層的正視圖；圖5為本專利技術(shù)的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器頂層的正視圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1-分配器底層；2-分配器中層；3-分配器頂層；4-進(jìn)氣管；5-固定螺釘；6-分配孔；7-狹縫。具體實(shí)施方式為了能夠更清楚地理解本專利技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本專利技術(shù)，但是，本專利技術(shù)還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。如圖1所示，根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例所述的一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器，包括分配器底層1、分配器中層2、分配器頂層3、進(jìn)氣管4、三根固定螺釘5，其中，分配器底層1、分配器中層2和分配器頂層3均為圓盤形；分配器頂層3、分配器中層2、分配器底層1的外圓周邊緣分別設(shè)置有相互匹配的錐形孔，在分配器頂層3、分配器中層2和分配器底層1，分別以錐形孔與分配器頂層3、分配器中層2、分配器底層1的圓心連線為0°基準(zhǔn)，在分配器底層1的0°位置設(shè)置有一個(gè)直徑3mm的孔，同一圓周的順時(shí)針?lè)较蛎扛?0°設(shè)置一個(gè)直徑5mm的孔，進(jìn)氣管插入直徑3mm的孔并焊接固定，三根固定螺釘插入直徑5mm的孔并焊接固定；分配器本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器，其特征在于，包括分配器底層、分配器中層、分配器頂層、進(jìn)氣管、三根固定螺釘，其中，/n所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的外圓周邊緣分別設(shè)置有相互匹配的錐形孔，在所述分配器頂層、所述分配器中層和所述分配器底層，分別以錐形孔與所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的圓心連線為0°基準(zhǔn)，在所述分配器底層的0°位置設(shè)置有一個(gè)直徑3mm的孔，同一圓周的順時(shí)針?lè)较蛎扛?0°設(shè)置一個(gè)直徑5mm的孔，所述進(jìn)氣管插入直徑3mm的孔并焊接固定，所述三根固定螺釘插入直徑5mm的孔并焊接固定；/n所述分配器中層蓋在所述分配器底層上，所述分配器頂層蓋在所述分配器中層上，三者依次同心疊合，三個(gè)錐形孔合并為兩個(gè)錐形孔，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的接縫處焊接固定密封，所述分配器底層與所述分配器中層之間形成第一層氣腔、所述分配器中層與所述分配器頂層之間形成第二層氣腔；/n所述分配器中層開有分配孔，在圓心角20°、40°、60°的位置均為直徑0.6mm的通孔，在81°-88°、101°-113°、125°-140°的位置均為寬0.6mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的狹縫，在148°-212°的位置為直徑1mm并在兩端開有半徑0.3mm的圓角的狹縫，所述分配孔關(guān)于0°-180°連線軸對(duì)稱；/n所述分配器頂層上開有內(nèi)外兩圈狹縫，在角度-7°-7°、13°-23°、31°-41°、49°-59°、67°-76°、87°-96°、105°-114°、121°-137°的位置設(shè)置寬0.6mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的內(nèi)外兩圈狹縫，在角度143°-155°、161°-199°的位置設(shè)置寬1mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的內(nèi)外兩圈狹縫，所有內(nèi)圈狹縫的內(nèi)側(cè)邊沿在同一圓周上，所有外圈狹縫的外側(cè)邊沿在同一圓周上，所述內(nèi)外兩圈狹縫關(guān)于0°-180°連線軸對(duì)稱；/n推進(jìn)劑氣體通過(guò)所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述第一層氣腔，從0°位置開始沿著周向擴(kuò)散，沿著所述分配器中層的所述分配孔從所述第一層氣腔向所述第二層氣腔擴(kuò)散。/n...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙層氣腔的霍爾推力器氣體分配器，其特征在于，包括分配器底層、分配器中層、分配器頂層、進(jìn)氣管、三根固定螺釘，其中，
所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的外圓周邊緣分別設(shè)置有相互匹配的錐形孔，在所述分配器頂層、所述分配器中層和所述分配器底層，分別以錐形孔與所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的圓心連線為0°基準(zhǔn)，在所述分配器底層的0°位置設(shè)置有一個(gè)直徑3mm的孔，同一圓周的順時(shí)針?lè)较蛎扛?0°設(shè)置一個(gè)直徑5mm的孔，所述進(jìn)氣管插入直徑3mm的孔并焊接固定，所述三根固定螺釘插入直徑5mm的孔并焊接固定；
所述分配器中層蓋在所述分配器底層上，所述分配器頂層蓋在所述分配器中層上，三者依次同心疊合，三個(gè)錐形孔合并為兩個(gè)錐形孔，所述分配器頂層、所述分配器中層、所述分配器底層的接縫處焊接固定密封，所述分配器底層與所述分配器中層之間形成第一層氣腔、所述分配器中層與所述分配器頂層之間形成第二層氣腔；
所述分配器中層開有分配孔，在圓心角20°、40°、60°的位置均為直徑0.6mm的通孔，在81°-88°、101°-113°、125°-140°的位置均為寬0.6mm并在兩端開有半徑0.3mm圓角的狹縫，在148°-212°的位置為直徑1mm并在兩端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：湯海濱，劉一澤，張廣川，章喆，王一白，任軍學(xué)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11