具体技术细节
[0003] 为了解决传统脉冲等离子体推力器点火启动装置容易失效可靠性不足，能量转化效率低等问题，本发明公开的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，主要解决的技术问题是：提高脉冲等离子体推力器点火启动装置可靠性和能量转化效率。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0005] 本发明公开的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器,所述推力器结构主要由一段阳极、一段阴极、二段阳极、二段阴极、绝缘段、触发极、触发工质、储能电容组、推进剂、包覆层和外部壳体组成。
[0006] 推力器整体呈同轴状结构,电极共分为两段，第一段电极主要用于将推进剂烧蚀电离过程；第二段电极主要用于等离子体加速过程。第一段电极由一段阳极和一段阴极组成，一段阳极和一段阴极均为同轴圆环，圆环形推进剂位于一段阳极圆环和一段阴极圆环之间，一段阳极圆环位于推进剂外侧，一段阴极圆环位于推进剂内侧。一段阳极与二段阳极间由圆环形的绝缘段隔开。二段阳极为与一段阳极同轴径的圆环。二段阴极为实心圆柱体，二段阴极穿过一段阴极内环。为隔离二段阴极对一段电极和绝缘段的影响，二段阴极外部由包覆层包覆。包覆层由里至外依次套有触发极、触发工质、一段阴极，所述触发极、触发工质、一段阴极共同组成点火启动装置。一段电极、二段电极和点火启动装置由各自的储能电容提供电压。为避免尾部放电，且为便于各段电极与外部电源的连接，推力器尾部的二段阴极、包覆层、触发极、触发工质和一段阴极呈阶梯状。一段阳极、绝缘段和二段阳极通过一端内凸的外部壳体固定，且实现使推力器电极与外部环境隔离的目的。
[0007] 由于推力器电极分两段，且各段电极由各自的储能电容提供电压，实现将总能量分配给不同的电容器，并在不同位置放电，从而将推进剂烧蚀电离过程和等离子体加速过程分开，使更多的能量用于等离子体加速过程，能够提高推力器整体的加速效率。
[0008] 通过触发极烧蚀电离触发工质产生少量等离子体，使一段电极间的击穿电压大幅降低以利于初始放电的触发，进而提高推力器工作的可靠性。
[0009] 本发明公开的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器的工作方法为：首先，分别为一段电极、二段电极和点火启动装置提供电压的储能电容充电，由于一段电极间在真空条件下缺少导通条件，无法自行击穿；由于触发极击穿电压很小，先于一段电极击穿，触发极与一段阴极间的电流烧蚀触发工质，烧蚀产生的中性气体在电场中电离，从而产生少量等离子体；产生的等离子体充斥于一段电极间，使一段电极间的击穿电压大幅降低以利于初始放电的触发，进而提高推力器工作的可靠性。因此，一段电极间击穿从而产生大电流，电流烧蚀推进剂产生中性气体，在高电压的作用下，烧蚀出的中性气体被电离成等离子体团；产生的等离子团脱离推进剂表面后，在一段电极间的电场和自感磁场的作用下加速沿绝缘段向二段电极喷出；当等离子团到达二段电极后，由于二段电极间存在高电压，等离子团在电场和自感磁场的作用下再次沿轴向加速直至被推出，产生脉冲推力。
[0010] 有益效果：
[0011] 1、本发明公开一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，通过将电极分为两段并由不同的电容提供能量，实现总能量的不同分配，从而将推进剂烧蚀电离过程和等离子体加速过程分开，以提高推力器整体的加速效率。
[0012] 2、本发明公开一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，摒弃了传统脉冲等离子体推力器的火花塞点火启动装置，通过触发极烧蚀电离触发工质产生少量等离子体，使一段电极间的击穿电压大幅降低以利于初始放电的触发，进而提高推力器工作的可靠性。
[0013] 3、本发明公开的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器适用于低功率维纳卫星的应用场合，满足对应的任务推力需求，包括姿态控制，位置保持，阻力补偿等。
法律保护范围
涉及权利要求数量4：其中独权1项，从权-1项
1.一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，其特征在于：所述推力器结构主要由一段阳极(10)、一段阴极(3)、二段阳极(7)、二段阴极(8)、绝缘段(5)、触发极(1)、触发工质(2)、储能电容组(11)、推进剂(4)、包覆层(9)和外部壳体(6)组成；
推力器整体呈同轴状结构,电极共分为两段，第一段电极主要用于推进剂烧蚀电离过程；第二段电极主要用于等离子体加速过程；第一段电极由一段阳极(10)和一段阴极(3)组成，一段阳极(10)和一段阴极(3)均为同轴圆环，圆环形推进剂(4)位于一段阳极圆环(10)和一段阴极圆环(3)之间，一段阳极圆环(10)位于推进剂(4)外侧，一段阴极圆环(3)位于推进剂(4)内侧；一段阳极(10)与二段阳极(7)间由圆环形的绝缘段(5)隔开；二段阳极(7)为与一段阳极(10)同轴径的圆环；二段阴极(8)为实心圆柱体，二段阴极(8)穿过一段阴极(3)内环；为隔离二段阴极(8)对一段电极和绝缘段(5)的影响，二段阴极(8)外部由包覆层(9)包覆；包覆层(9)由里至外依次套有触发极(1)、触发工质(2)、一段阴极(3)，所述触发极(1)、触发工质(2)、一段阴极(3)共同组成点火启动装置；一段电极、二段电极和点火启动装置由各自的储能电容(11)提供电压；为避免尾部放电，且为便于各段电极与外部电源的连接，推力器尾部的二段阴极(8)、包覆层(9)、触发极(1)、触发工质(2)和一段阴极(3)呈阶梯状；一段阳极(10)、绝缘段(5)和二段阳极(7)通过一端内凸的外部壳体(6)固定，且实现使推力器电极与外部环境隔离的目的。
2.如权利要求1所述的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，其特征在于：由于推力器电极分两段，且各段电极由各自的储能电容(11)提供电压，实现将总能量分配给不同的电容器，并在不同位置放电，从而将推进剂烧蚀电离过程和等离子体加速过程分开，使更多的能量用于等离子体加速过程，能够提高推力器整体的加速效率。
3.如权利要求1或2所述的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，其特征在于：通过触发极(1)烧蚀电离触发工质(2)产生少量等离子体，使一段电极间的击穿电压大幅降低以利于初始放电的触发，进而提高推力器工作的可靠性。
4.如权利要求1或2所述的一种多段式高效率脉冲等离子体推力器，其特征在于：工作方法为，首先，分别为一段电极、二段电极和点火启动装置提供电压的储能电容(11)充电，由于一段电极间在真空条件下缺少导通条件，无法自行击穿；由于触发极(1)击穿电压很小，先于一段电极击穿，触发极(1)与一段阴极(3)间的电流烧蚀触发工质(2)，烧蚀产生的中性气体在电场中电离，从而产生少量等离子体；产生的等离子体充斥于一段电极间，使一段电极间的击穿电压大幅降低以利于初始放电的触发，进而提高推力器工作的可靠性；因此，一段电极间击穿从而产生大电流，电流烧蚀推进剂(4)产生中性气体，在高电压的作用下，烧蚀出的中性气体被电离成等离子体团；产生的等离子团脱离推进剂(4)表面后，在一段电极间的电场和自感磁场的作用下加速沿绝缘段(5)向二段电极喷出；当等离子团到达二段电极后，由于二段电极间存在高电压，等离子团在电场和自感磁场的作用下再次沿轴向加速直至被推出，产生脉冲推力。
