技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于電推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器。

背景技術(shù)：
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電推進(jìn)技術(shù)作為一種先進(jìn)的空間推進(jìn)技術(shù)，在航天器的姿態(tài)控制、軌道轉(zhuǎn)移、南北位保持、重定位等方面有著廣泛的應(yīng)用。隨著微小衛(wèi)星的逐漸發(fā)展，電推力器也朝著低功率化的方向發(fā)展，低功率電推力器在微小衛(wèi)星的編隊(duì)飛行、位置保持等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。

伴隨著電推力器的低功率化，推力器放電通道體積的大大減小，氣體分配器的設(shè)計(jì)難度增加。由于進(jìn)氣管路分布不均勻，傳統(tǒng)的多孔輸氣式電推力器氣體分配器會(huì)造成放電通道內(nèi)推進(jìn)劑氣體周向和徑向分布不均勻，在進(jìn)氣管路出口附近推進(jìn)劑氣體密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，由此使得放電通道中性粒子環(huán)境不均勻，造成等離子體放電不均勻，甚至影響放電的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為了解決這一問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了具有周向和徑向輸氣槽以及非均勻分布的軸向輸氣孔/槽的氣體分配器。本發(fā)明主要包括分配器-上底、分配器-下底、進(jìn)氣管和緊固螺釘。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

通過在分配器-下底設(shè)計(jì)周向環(huán)形輸氣凹槽，并在不同的周向位置分布有不同寬度的徑向輸氣槽，人為約束推進(jìn)劑氣體在周向和徑向的擴(kuò)散，使得推進(jìn)劑氣體在排入放電通道內(nèi)之前分布相對均勻。

周向和徑向凹槽并不能使推進(jìn)劑氣體分布均勻，所以針對不同位置不同的推進(jìn)劑氣體密度，在分配器-上底設(shè)計(jì)非均勻的軸向輸氣孔/槽，使推進(jìn)劑氣體更加均勻的進(jìn)入放電通道。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1)通過開槽引流的方法使推進(jìn)劑氣體更加均勻的進(jìn)入推力器放電通道，促進(jìn)放電均勻；

2)加工方便，將分配器分為上下底兩個(gè)零件，分別開孔開槽，然后使用緊固螺釘進(jìn)行螺紋連接，方便可靠；

3)進(jìn)氣方式簡單，通過四根不銹鋼進(jìn)氣管與分配器-下底上預(yù)留的進(jìn)氣孔焊接，不需要設(shè)計(jì)額外的緩沖腔體；

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的裝配圖。

圖2為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的剖視圖(沿對稱軸剖視)。

圖3為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的分配器-下底結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的分配器-上底結(jié)構(gòu)圖。。

圖中：

1.分配器-上底2.分配器-下底3.進(jìn)氣管

4.緊固螺釘5.徑向輸氣槽6.周向輸氣槽

7.進(jìn)氣孔8.緊固螺紋孔9.緊固螺釘定位孔

10.軸向輸氣槽11.1mm軸向輸氣孔12.0.6mm軸向輸氣孔

13.0.6mm軸向輸氣孔

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1～4對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本發(fā)明為一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器，主要部件包括分配器-上底1,、分配器-下底2、進(jìn)氣管3、緊固螺釘4；其中分配器-下底2上有如下結(jié)構(gòu)特征：徑向輸氣槽5、周向輸氣槽6、進(jìn)氣孔7、緊固螺紋孔8；分配器-上底1有如下特征：緊固螺釘定位孔9、軸向輸氣槽10、1mm軸向輸氣孔11、0.6mm軸向輸氣孔12、0.6mm軸向輸氣孔13。

如圖3所示為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的分配器-下底結(jié)構(gòu)圖。以分配器-下底2為基準(zhǔn)，將四根進(jìn)氣管3與分配器-下底2上的進(jìn)氣孔7焊接固定密封，連通推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)與推力器氣體分配器。

推進(jìn)劑氣體通過進(jìn)氣孔7進(jìn)入特別設(shè)計(jì)的中心環(huán)形周向輸氣槽6，開始沿著周向擴(kuò)散，在周向不同的地方設(shè)計(jì)不同寬度的徑向輸氣槽5，使中心環(huán)形周向輸氣槽6中沿周向擴(kuò)散的推進(jìn)劑氣體向徑向擴(kuò)散，進(jìn)入內(nèi)外側(cè)的環(huán)形擴(kuò)散通道，在距離進(jìn)氣孔7較近的地方(20°)徑向輸氣槽寬度較窄，適應(yīng)該處的高密度，在距離進(jìn)氣孔7較遠(yuǎn)的地方(45°)徑向輸氣槽寬度較寬，對應(yīng)該處較低的推進(jìn)劑氣體密度。

如圖4所示為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的分配器-上底結(jié)構(gòu)圖。分配器-上底1上分布有非均勻的軸向輸氣孔/槽，在距離進(jìn)氣孔7較近的地方分布0.6mm軸向輸氣孔13，小直徑孔控制該處高密度氣體的軸向擴(kuò)散；在距離進(jìn)氣孔7較遠(yuǎn)的地方分布有0.6mm軸向輸氣孔12和1mm軸向輸氣孔11，對應(yīng)該處較低的氣體密度；隨著距離的增加，將1mm孔連成長圓槽，對應(yīng)該處最低的氣體密度。此設(shè)計(jì)旨在通過非均勻的軸向輸氣孔/槽來限制周向不均勻的氣體軸向擴(kuò)散量，通過密度與孔徑的配合更好的實(shí)現(xiàn)通道內(nèi)氣體的周向均勻性。

如圖1、2所示分別為本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器的裝配圖和剖視圖；以分配器-下底2為基準(zhǔn)，把分配器-上底1套在分配器-下底2上；分配器-下底2上的以緊固螺紋孔8和分配器-上底1上的緊固螺釘定位孔9同心為周向基準(zhǔn)限位，使用緊固螺釘4進(jìn)行螺紋連接，緊固螺釘4成對角布局，將分配器下底2和分配器-上底1組裝起來。

在裝配體與放電通道裝配的過程中，使用螺釘穿過放電通道擰入分配器-下底2上預(yù)留的緊固螺紋孔8(對角兩個(gè))，將分配器裝配體和放電通道固定在一起，本發(fā)明即可完成裝配，此時(shí)只需要將電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)其他零部件裝配完畢即可的到完整的電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)。

經(jīng)過comsol軟件流場仿真計(jì)算，得到在使用本發(fā)明所述的一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器后，進(jìn)入放電通道內(nèi)的推進(jìn)劑氣體在經(jīng)過3mm的軸向擴(kuò)散后達(dá)到周向均勻的效果，經(jīng)過5mm軸向擴(kuò)散后達(dá)到徑向均勻的效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明內(nèi)容為一種電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣體分配器，涉及到電推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑氣體分配是否均勻的問題，屬于電推進(jìn)領(lǐng)域。由于進(jìn)氣管路分布不均勻，傳統(tǒng)的氣體分配器會(huì)造成放電通道內(nèi)推進(jìn)劑氣體周向分布不均勻，由此會(huì)給推力器放電帶來影響。為了解決這一問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了具有周向和徑向輸氣槽以及非均勻分布的軸向輸氣孔/槽的氣體分配器。本發(fā)明主要包括分配器?上底、分配器?下底、進(jìn)氣管和緊固螺釘，通過設(shè)計(jì)輸氣凹槽，人為約束推進(jìn)劑氣體在周向和徑向的擴(kuò)散，針對不同位置不同的推進(jìn)劑氣體密度，設(shè)計(jì)非均勻的軸向輸氣孔/槽，使推進(jìn)劑氣體更加均勻的進(jìn)入放電通道，為推力器提供均勻穩(wěn)定的中性粒子環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：湯海濱;張廣川;任軍學(xué);姜逸偉;王一白
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.12
技術(shù)公布日：2017.09.15