【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間推進，具體是一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統。
技術介紹
1、霍爾效應推進是一種典型的航天器電推進系統，具有推力功率比大、推力密度大、比沖較高、系統簡單可靠等點優點（張廣科,山世華,樊超,衛星推進劑技術發展趨勢概述,化學推進劑與高分子材料2012,10:71-74.）。氙氣（高純xe）作為霍爾推進器最常用的推進劑，具有無污染、無毒、與航天器表面材料無化學反應等諸多優勢。為提高貯存效率，空間電推進系統中氙氣貯存壓力約為15mpa，推進劑供給單元中流量調節模塊的入口壓力較低，通常為0.2mpa左右。霍爾電推進器對推進劑流量控制的要求十分苛刻，入口壓力高、輸出端流量很小，如何將出口壓力降低至5~10kpa，并保證出口流量為0.1~20mg/s，是霍爾推進器穩定運行的關鍵（侯曉,李永,武志文,林慶國,汪小衛,耿海,黃天坤,我國空間推進
發展思考與建議,中國工程科學2024,26:217-225.）。
2、目前，國內外電推進系統多采用金屬毛細管、多孔金屬材料等微流量控制器進行流量控制，比如：s.h.collicott,convergencebehaviorofsurfaceevolverappliedtoageneric?propellant-management?device,?journal?of?propulsion?and?power?2001,17:?845-851，王小永,?張洪鵬,?胡竟,?李興坤,?國外電推進系統推進劑供給技術的發展,真空與低溫?2022,?28:?497-5
3、特斯拉閥結構具有無需何輔助結構即可實現流體的單向導通的優異性能（f.k.forster,?r.l.?bardell,?m.?afromowitz,?n.r.?sharma,?a.?blanchard,?design,fabrication?and?testing?of?fixed-valve?micro-pumps,?proceedings?of?the?asmefluids?engineering?division?1995,?234:?39–44.），特斯拉閥結構通常用在液體流體中，現有技術中尚未發現特斯拉閥結構在霍爾推進器中的應用。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決現有技術的問題，提供了一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，基于特斯拉閥結構反向流動時逐級節流特性，將其用于微流道式流量控制器的流道設計，理論上可實現近乎完美的氙氣壓力和流量的精準調控，本專利技術的順利實施對改善空間霍爾電推進器的氙氣管理水平，提升微小流量分配與協調控制精度，增強其機動能力具有重要戰略意義。
2、本專利技術提供了一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，包括氙氣氣路控制系統和電路控制系統，其特征在于：所述氙氣氣路控制系統包括連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器，氙氣儲存箱依次通過過濾器和截止閥與衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器入口連接，衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器出口通過兩個可控截止閥分別連接到霍爾推進器的陽極和陰極，霍爾推進器的陽極和陰極內分別設置有低壓氣閥；所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器包括開有氙氣入口和氙氣出口的密封腔體，密封腔體內存在多條連通氙氣入口和氙氣出口的流道，所述流道采用若干特斯拉閥翼狀結構單元陣列，氙氣入口壓力為0.1~0.3mpa，氙氣出口壓力為5~10?kpa、流道流量為0.1~30mg/s；
3、所述電路控制系統分別與過濾器、截止閥、可控截止閥、低壓氣閥連接，霍爾推進器的陽極和陰極內部設置有低壓氣閥，通過過濾器、截止閥控制衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器入口的流量，通過可控截止閥控制進入霍爾推進器陰極和陽極的高壓氣體流量，通過低壓氣閥控制進入霍爾推進器陰極和陽極的低壓氣體流量。
4、進一步改進，所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器中特斯拉閥翼狀結構單元陣列數量為3~10組。
5、進一步改進，所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器中特斯拉閥翼狀結構單元陣列為陣列排布的若干特斯拉閥翼狀結構，陣列方式包括單側陣列、雙側陣列、單雙側組合以及正反組合陣列，連接方式包括發散型和收斂型兩類、組合形式包括單列或多列組合。
6、進一步改進，所述特斯拉閥翼狀結構單元陣列包括1~10個特斯拉閥翼狀結構單元，特斯拉閥翼狀結構單元包括出入口位、翼前位、翼后位和翼展角。
7、進一步改進，所述出入口位截面形狀為矩形，出入口位的寬度和深度尺寸為0.2~2mm，翼前位、翼后位的寬度和深度尺寸為0.2~2mm。
8、進一步改進，所述出入口位截面形狀為圓形，出入口位的直徑尺寸為0.2~2mm，翼展角角度為20~70°。
9、本專利技術還提供了一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統的制造與封裝方法，其特征在于：采用擴散焊技術封裝和3d打印技術制造衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器，并將衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間；所述擴散焊技術封裝具體包括以下步驟：
10、a）表面前處理：微流量控制器主要包含上、下基板兩部分，基板材料可選用304不銹鋼或者tc4鈦合金等金屬材料，對上、下基板試樣分別用120#、100#、60#、36#、24#的金相砂紙打磨，然后采用研磨拋光機對表面拋光，確保表面粗糙度ra在50nm以下；
11、b）特斯拉閥結構加工：采用微機械加工、微細電解、激光刻蝕加工方法，在下基板面加工出衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統結構，加工結構尺寸誤差控制在10%以內；
12、c）固定孔加工：采用機械鉆孔方法，在上、下基板加工出螺栓孔，具體數量根據釬焊效果和微流量控制器整體結構尺寸確定；
13、d）表面精拋光：采用研磨拋光機對表面精拋光，確保表面粗糙度在ra50nm以下；
14、e）表面涂層制備：采用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，包括氙氣氣路控制系統和電路控制系統，其特征在于：所述氙氣氣路控制系統包括連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器，氙氣儲存箱依次通過過濾器和截止閥與衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器入口連接，衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器出口通過兩個可控截止閥分別連接到霍爾推進器的陽極和陰極，霍爾推進器的陽極和陰極內分別設置有低壓氣閥；所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器包括開有氙氣入口和氙氣出口的密封腔體，密封腔體內存在多條連通氙氣入口和氙氣出口的流道，所述流道采用若干特斯拉閥翼狀結構單元陣列，氙氣入口壓力為0.1~0.3?MPa，氙氣出口壓力為5~10?kPa、流道流量為0.1~30mg/s；
2.根據權利要求1所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器中特斯拉閥翼狀結構單元陣列數量為3~10組。
3.根據權利要求1所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量
4.根據權利要求3所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述特斯拉閥翼狀結構單元陣列包括1~10個特斯拉閥翼狀結構單元，特斯拉閥翼狀結構單元包括出入口位、翼前位、翼后位和翼展角。
5.根據權利要求4所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述出入口位截面形狀為矩形，出入口位的寬度和深度尺寸為0.2~2?mm，翼前位、翼后位的寬度和深度尺寸為0.2~2?mm。
6.根據權利要求4所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述出入口位截面形狀為圓形，出入口位的直徑尺寸為0.2~2?mm，翼展角角度為20~70°。
7.一種權利要求1-6中任意一項所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統的制造與封裝方法，其特征在于：采用擴散焊技術封裝和3D打印技術制造衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器，并將衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間；所述擴散焊技術封裝具體包括以下步驟：
8.一種權利要求1-6中任意一項所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統的工作方法，其特征在于包括以下步驟：將衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間，對氙氣儲存箱輸出的氙氣通過過濾器和截止閥進入衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統調控氙氣的壓力和流量，并通過兩個可控截止閥流入霍爾推進器陽極和陰極，實現氙氣供給；工作過程中通過電路控制系統對過濾器、截止閥、可控截止閥、低壓氣閥進行自動控制。
...【技術特征摘要】
1.一種衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，包括氙氣氣路控制系統和電路控制系統，其特征在于：所述氙氣氣路控制系統包括連接在氙氣儲存箱和霍爾推進器之間的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器，氙氣儲存箱依次通過過濾器和截止閥與衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器入口連接，衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器出口通過兩個可控截止閥分別連接到霍爾推進器的陽極和陰極，霍爾推進器的陽極和陰極內分別設置有低壓氣閥；所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器包括開有氙氣入口和氙氣出口的密封腔體，密封腔體內存在多條連通氙氣入口和氙氣出口的流道，所述流道采用若干特斯拉閥翼狀結構單元陣列，氙氣入口壓力為0.1~0.3?mpa，氙氣出口壓力為5~10?kpa、流道流量為0.1~30mg/s；
2.根據權利要求1所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器中特斯拉閥翼狀結構單元陣列數量為3~10組。
3.根據權利要求1所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制器中特斯拉閥翼狀結構單元陣列為陣列排布的若干特斯拉閥翼狀結構，陣列方式包括單側陣列、雙側陣列、單雙側組合以及正反組合陣列，連接方式包括發散型和收斂型兩類、組合形式包括單列或多列組合。
4.根據權利要求3所述的衛星用仿特斯拉閥結構式新型微流量控制系統，其特征在于：所述特斯拉閥翼狀結構單...
【專利技術屬性】
技術研發人員：戴慶文，徐楠，鄒欣雨，吳蔚峰，母明鈺，張博，黃巍，王曉雷，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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