本申請涉及航天器，具體而言，涉及一種發(fā)散場等離子體源柵極組件。

背景技術(shù)：

1、航天器在軌運(yùn)行時(shí)會(huì)受到空間環(huán)境效應(yīng)，使航天器帶電，由此產(chǎn)生的靜電充放電可能會(huì)引發(fā)航天器故障，產(chǎn)生巨大損失。航天器在空間等離子體環(huán)境作用下，它表面的電位是不均勻和隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的，當(dāng)航天器表面充電電位達(dá)到放電閾值時(shí)，其產(chǎn)生的空間靜電放電會(huì)造成航天器故障。當(dāng)前新型多功能航天器的大量使用，使航天器充放電問題變得異常突出，因此研究航天器表面電位主動(dòng)控制技術(shù)對于保障航天器安全穩(wěn)定的工作具有重要意義。

2、在被太陽光照射的航天器表面一般會(huì)被充上較低的正電位，而處于背光的航天器絕緣表面材料則可能會(huì)被充電到10kv左右的負(fù)高壓，這種高壓靜電極易發(fā)生電弧放電。一般采用防靜電涂層和屏蔽等被動(dòng)防護(hù)方法完成各類衛(wèi)星的研制任務(wù)，但是充放電效應(yīng)對衛(wèi)星的影響，特別是中高軌衛(wèi)星日益凸顯，衛(wèi)星充放電產(chǎn)生的電磁干擾對通信衛(wèi)星的影響更為明顯。

3、1979年美國發(fā)射的scatha衛(wèi)星搭載了3種電位主動(dòng)控制裝置，包括電子槍和能夠發(fā)射熱電子的熱絲，以及能夠單獨(dú)發(fā)射xe離子或混合發(fā)射xe離子與低能電子的等離子體發(fā)射裝置，試驗(yàn)表明，發(fā)射荷電粒子束，可以有效泄放或中和衛(wèi)星表面積累電荷；1995年dscs-iii衛(wèi)星開展了發(fā)射氙等離子體法的電位主動(dòng)控制技術(shù)在軌驗(yàn)證試驗(yàn)研究，衛(wèi)星在實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果是：當(dāng)衛(wèi)星上發(fā)射低能等離子體束流時(shí)，比起單獨(dú)發(fā)射離子束流或者電子束流能更有效的泄放衛(wèi)星表面積累的電荷；1996年發(fā)射的極軌polar衛(wèi)星采用psi對衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)電位進(jìn)行了有效的控制，psi以氙氣為工質(zhì)，其工作原理是將氙氣離子化，形成中等濃度的等離子體，并噴射出去，在衛(wèi)星表面與環(huán)境等離子體間建立電荷自由移動(dòng)的通路，即等離子體橋。以上國外衛(wèi)星在軌應(yīng)用表明等離子體發(fā)射裝置可以有效控制衛(wèi)星電位，而柵極組件是等離子體源發(fā)射裝置的核心組件，因此，有必要開發(fā)一種發(fā)散場等離子體源柵極組件，精確快速地控制衛(wèi)星電位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N發(fā)散場等離子體源柵極組件，通過絕緣組件的連接，實(shí)現(xiàn)了柵極絕緣安裝。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N發(fā)散場等離子體源柵極組件，包括柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)、絕緣組件以及柵極，其中：柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)以及柵極均為環(huán)形凸臺結(jié)構(gòu)；柵極通過絕緣組件固定在柵極安裝環(huán)上；陶瓷環(huán)設(shè)置在柵極安裝環(huán)與柵極之間；柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)以及柵極同軸配合安裝。

3、進(jìn)一步的，柵極安裝環(huán)的材料為導(dǎo)磁材料，用于約束等離子體源的磁場。

4、進(jìn)一步的，柵極安裝環(huán)上設(shè)置有第一連接孔和第一固定孔，其中：第一連接孔用于和發(fā)散場等離子體源放電室連接；第一固定孔用于和絕緣組件配合連接。

5、進(jìn)一步的，陶瓷環(huán)為一體成型的陶瓷結(jié)構(gòu)，設(shè)置有第二連接孔和第二固定孔，其中：第二連接孔與第一連接孔對應(yīng)設(shè)置，用于和外界結(jié)構(gòu)連接；第二固定孔與第一固定孔對應(yīng)設(shè)置，用于和絕緣組件配合連接。

6、進(jìn)一步的，柵極的材料為碳纖維材料，包括柵孔部和支撐固定部，柵孔部和支撐固定部為一體式結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步的，柵孔部上均布有多個(gè)引出孔，支撐固定部上設(shè)置有第三連接孔和第三固定孔，其中：柵孔部的厚度為0.3-1mm；引出孔用于引出電子或者離子；第三連接孔與第一連接孔對應(yīng)設(shè)置，用于和外界結(jié)構(gòu)連接；第三固定孔與第二固定孔對應(yīng)設(shè)置，用于和絕緣組件配合連接。

8、進(jìn)一步的，絕緣組件包括陶瓷絕緣件、防護(hù)罩以及螺栓，螺栓依次穿過第三固定孔、第二固定孔以及第一固定孔，將陶瓷絕緣件以及防護(hù)罩分別固定在柵極的上方，柵極與陶瓷環(huán)之間以及柵極安裝環(huán)的下方。

9、進(jìn)一步的，通過改變柵極的電位實(shí)現(xiàn)對發(fā)散場等離子體源工況的切換。

10、本發(fā)明提供的一種發(fā)散場等離子體源柵極組件，具有以下有益效果：

11、本申請通過設(shè)置陶瓷環(huán)和絕緣組件，實(shí)現(xiàn)了柵極的絕緣安裝，可以根據(jù)衛(wèi)星帶電情況，改變柵極的電位來切換等離子體源工況，進(jìn)而更精確快速地控制衛(wèi)星電位；與傳統(tǒng)的發(fā)散場離子推力器柵極組件相比，柵極不僅實(shí)現(xiàn)了絕緣，并且柵極連接固定的螺栓安裝在放電室外部，防止螺栓組件在放電室內(nèi)部被濺射，導(dǎo)致柵極、陰極等零件污染和螺栓螺紋濺射破壞難以更換。

技術(shù)特征：

1.一種發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，包括柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)、絕緣組件以及柵極，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述柵極安裝環(huán)的材料為導(dǎo)磁材料，用于約束等離子體源的磁場。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述柵極安裝環(huán)上設(shè)置有第一連接孔和第一固定孔，其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)為一體成型的陶瓷結(jié)構(gòu)，設(shè)置有第二連接孔和第二固定孔，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述柵極的材料為碳纖維材料，包括柵孔部和支撐固定部，所述柵孔部和所述支撐固定部為一體式結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述柵孔部上均布有多個(gè)引出孔，所述支撐固定部上設(shè)置有第三連接孔和第三固定孔，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，所述絕緣組件包括陶瓷絕緣件、防護(hù)罩以及螺栓，所述螺栓依次穿過所述第三固定孔、所述第二固定孔以及所述第一固定孔，將所述陶瓷絕緣件以及所述防護(hù)罩分別固定在所述柵極的上方，所述柵極與所述陶瓷環(huán)之間以及所述柵極安裝環(huán)的下方。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)散場等離子體源柵極組件，其特征在于，通過改變所述柵極的電位實(shí)現(xiàn)對發(fā)散場等離子體源工況的切換。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及航天器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種發(fā)散場等離子體源柵極組件，包括柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)、絕緣組件以及柵極，其中：柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)以及柵極均為環(huán)形凸臺結(jié)構(gòu)；柵極通過絕緣組件固定在柵極安裝環(huán)上；陶瓷環(huán)設(shè)置在柵極安裝環(huán)與柵極之間；柵極安裝環(huán)、陶瓷環(huán)以及柵極同軸配合安裝。本申請通過設(shè)置陶瓷環(huán)和絕緣組件，實(shí)現(xiàn)了柵極的絕緣安裝，可以根據(jù)衛(wèi)星帶電情況，改變柵極的電位來切換等離子體源工況，進(jìn)而更精確快速地控制衛(wèi)星電位；與傳統(tǒng)的發(fā)散場離子推力器柵極組件相比，柵極不僅實(shí)現(xiàn)了絕緣，并且柵極連接固定的螺栓安裝在放電室外部，防止螺栓組件在放電室內(nèi)部被濺射，導(dǎo)致柵極、陰極等零件污染和螺栓螺紋濺射破壞難以更換。

技術(shù)研發(fā)人員：王東升,胡竟,顏能文,谷增杰,高斌,耿海,孟偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州空間技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30