專利名稱：霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加速器，這種加速器包括圍繞主軸線的環(huán)形的排放通道(形成主電離和加速器通道)，該通道具有開放的下游端并且被限定在內(nèi)壁與外壁之間；至少一個(gè)陰極；用于在所述通道中產(chǎn) 生磁場的磁路；用于向該通道中供給可電離氣體的管道；陽極；以及設(shè)置在該通道的上游端的歧管，所述歧管連接到該管道并使可電離的氣體能夠以同軸方式圍繞主軸線流入該通道的離子化區(qū)域中。這種類型的加速器還涉及具有閉合的電子漂移的等離子加速器或者穩(wěn)態(tài)等離子加速器。本發(fā)明尤其涉及用于空間中的電推進(jìn)、尤其是用于諸如地球同步通訊衛(wèi)星等推進(jìn)型衛(wèi)星的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器。由于這種推進(jìn)器的高比推力(介于1500秒至6000秒的范圍內(nèi))，與使用化學(xué)推進(jìn)劑的加速器相比，這種推進(jìn)器可以大幅節(jié)省(縮減)衛(wèi)星的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
這種類型的加速器的一種典型的應(yīng)用對應(yīng)于提供對地球同步衛(wèi)星的南/北控制，其可獲得10%至15%的質(zhì)量節(jié)省。這種加速器還用于星際(飛行)的主要推進(jìn)力、用于低軌道中的補(bǔ)償性拖引、用于維持太陽同步軌道、用于轉(zhuǎn)移軌道、或者用于在壽命終止時(shí)脫離軌道。為了避免與碎片碰撞或者為了當(dāng)放入到轉(zhuǎn)移軌道上時(shí)對故障進(jìn)行補(bǔ)償，有時(shí)可能會(huì)將電推進(jìn)與化學(xué)推進(jìn)相結(jié)合使用。圖I至圖4涉及現(xiàn)有技術(shù)的霍爾效應(yīng)推進(jìn)器10。在圖I中示意性地示出了霍爾效應(yīng)推進(jìn)器10。中央電磁線圈12圍繞沿著縱向主軸線A延伸的中心芯14。環(huán)形的內(nèi)壁16圍繞中心線圈12。該內(nèi)壁16被環(huán)形的外壁18圍繞，在內(nèi)壁16和外壁18之間限定了圍繞該主軸線A延伸的環(huán)形的排放通道20。在以下的描述中，術(shù)語“內(nèi)部”是指靠近主軸線A的部分，而術(shù)語“外部”是指遠(yuǎn)離主軸線A的部分。同樣地，“上游”和“下游”是相對于通過排放通道20的氣體(從上游流向下游)的法向流動(dòng)方向來定義的。通常，內(nèi)壁16和外壁18形成單個(gè)陶瓷部件19的部分，這種陶瓷是絕緣和均質(zhì)的，尤其是基于氮化硼以及二氧化硅(BNSiO2)的陶瓷?；诘鸬奶沾墒够魻栃?yīng)推進(jìn)器能夠獲得效能較高的特性，但它們在離子轟擊之下表現(xiàn)出高腐蝕率，從而限制了這種推進(jìn)器的使用壽命。排放通道20的上游端20a (圖I中的左側(cè))被噴射系統(tǒng)22關(guān)閉，該噴射系統(tǒng)22由供給可電離氣體(通常是氙氣)的管道24組成，管道24經(jīng)由供給孔25連接到陽極26，該陽極26用作將氣體分子注入排放通道20的歧管。在陽極26處，氣體分子從來自管道24、將被噴射的具有環(huán)形截面的管狀流進(jìn)入形成為離子化區(qū)域28的一部分的排放通道20的上游端 20a。排放通道20的下游端20b是開放的(在圖I中的右側(cè))。多個(gè)外圍電磁線圈30具有平行于主軸線A的軸線，并圍繞外壁18布置。中央電磁線圈12和外圍電磁線圈30的作用為在排放通道20的下游端20b處產(chǎn)生最大強(qiáng)度的徑向磁場B。中空的陰極40布置在外圍線圈30的外側(cè)，該陰極的出口被瞄準(zhǔn)為使其將電子噴射向主軸線A以及位于排放通道20的下游端20b下游的區(qū)域。在陰極40與陽極20之間形成電勢差。以此方式噴射的電子被部分地引導(dǎo)至排放通道20的內(nèi)側(cè)。在陰極40與陽極26之間產(chǎn)生的電場的影響下，這些電子中的一部分到達(dá)陽極26，同時(shí)它們的大多數(shù)在排放通道20的下游端20b附近陷入強(qiáng)磁場B中。在排放通道20中，這些電子與從上游向下游流動(dòng)的氣體分子發(fā)生碰撞，從而使這些氣體分子尚子化。 此外,存在于排放通道20中的這些電子產(chǎn)生軸向電場E,從而使處于陽極26與排放通道20的出口(下游端20b)之間的離子加速，使得這些離子從排放通道20高速噴射，從而產(chǎn)生加速器的推力。如圖2至圖4中所示，在存在徑向磁場B(場線42)的情況下，離子沿循的路徑并不平行于與推力方向?qū)?yīng)的推進(jìn)器的主軸線A,而是承受一個(gè)角偏移(angular deflection,角偏轉(zhuǎn))。實(shí)際上，離子噴流(圖2至圖4中的軌跡44)與主軸線A之間所形成的角度α的量值為6°。在圖3和圖4中，可看到來自集中在排放通道20中的圓環(huán)46的離子的軌跡44的偏轉(zhuǎn)。離子的軌跡的這種偏轉(zhuǎn)趨于使期望的層狀運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)為以主軸線A為中心的輕微的旋渦運(yùn)動(dòng)。這種偏轉(zhuǎn)部分地是現(xiàn)在的霍爾效應(yīng)推進(jìn)器之間所觀察的分歧的原因。被徑向磁場B離子化的氣體的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致產(chǎn)生機(jī)械扭矩，這種機(jī)械扭矩干擾了從推進(jìn)器獲得最優(yōu)推力的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種霍爾效應(yīng)推進(jìn)器，該霍爾效應(yīng)推進(jìn)器能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，尤其是能夠通過改變上述偏轉(zhuǎn)來控制由排放通道20的出口處的徑向磁場所引起的尚子的角偏移。更確切而言，本發(fā)明的一個(gè)目的是全部或者部分地抵消這種偏移，或者是加大這種偏轉(zhuǎn)。因此，例如對該偏轉(zhuǎn)的總的抵消使得能夠消除排放通道的出口處的離子移動(dòng)的徑向分量。為此目的，根據(jù)本發(fā)明，該霍爾效應(yīng)推進(jìn)器的特征在于陽極充當(dāng)歧管使用，并且該歧管包括定向裝置，該定向裝置在該歧管的出口處引起圍繞該主軸線的氣體旋渦運(yùn)動(dòng)。如此，應(yīng)理解的是由于這些定向裝置的存在，(氣體)離開該歧管時(shí)所產(chǎn)生的氣體分子的旋渦運(yùn)動(dòng)能夠抵消由排放通道的下游端處的徑向磁場產(chǎn)生的離子的軌跡的角偏移。概括而言，在本發(fā)明中，在排放通道的上游端處產(chǎn)生旋渦運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)與由排放通道的下游端處的徑向磁場產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)相疊加。兩個(gè)漩渦運(yùn)動(dòng)的這種疊加能夠借助存在于排放通道的下游端處的徑向磁場而改變和控制離子所承受的偏移，使所述偏移加大、減小或完全被抵消。
總的來說，利用本發(fā)明的解決方案，借助于因定向裝置的存在引發(fā)的惰性氣體的角速度所產(chǎn)生的機(jī)械扭矩，使得可以通過存在于排放通道的下游端處的徑向磁場來影響離子所承受的偏移。在一個(gè)優(yōu)選布置型式中，該定向裝置包括一系列排出孔口，這些排出孔口通向位于該通道的離子化區(qū)域附近的陽極的出口處，并且在橫切于(橫向于)所述主軸線延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度β，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。 應(yīng)理解的是，通過在排出孔口的出口處形成非零角度，使得離開歧管的氣體的每個(gè)噴流均具有帶有與徑向方向正交的切向分量的軌跡，由此使離開陽極的一組氣體噴流產(chǎn)生機(jī)械扭矩，該機(jī)械扭矩適于加入或者抵消由承受角偏移的離子在排放通道的下游端處產(chǎn)生的機(jī)械扭矩，該角偏移是由徑向磁場引起的。優(yōu)選地，在徑向方向與排出孔口的出口在橫切于所述主軸線延伸的平面上的投影之間形成的第一角度β介于20°至70°的范圍內(nèi)，有利的是介于35°至55°的范圍內(nèi)，特別是等于45°。


通過閱讀以下通過示例并參考附圖而做的說明，能夠顯而易見本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中上文所述的圖I是現(xiàn)有技術(shù)的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器的示意性剖視圖；上文所述的圖2示出了圖I的細(xì)節(jié)II ；上文所述的圖3是排放通道的立體圖以及縱向剖視圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)的等離子推進(jìn)器中的氣體的軌跡的角偏移；圖4是沿圖3中的IV方向觀看的剖視圖；圖5是本發(fā)明的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器的排放通道的立體縱向剖視圖；圖6是本發(fā)明的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器的陽極的立體剖視圖；圖7是圖4的陽極的徑向剖視圖的放大圖；圖8至圖11示出了分別沿圖7中的VDI-VILIX-IX、X - X、XI - XI方向觀看的圖7的陽極的剖視圖；圖12是示出陽極的第一變型實(shí)施例的類似于圖7的視圖；圖13是示出陽極的第二變型實(shí)施例的類似于圖7的視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照圖5至圖11描述一優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明的陽極50還構(gòu)成為歧管，為此目的，該陽極50與陶瓷部19的內(nèi)壁16及外壁18 —起限定了從下游至上游的環(huán)形的排放室52和環(huán)形的中間室54，環(huán)形排放室52通向通道20的離子化區(qū)域28，而環(huán)形中間室54具有至少一個(gè)相對于排放室52同軸設(shè)置的部分。排出孔口 53將所述中間室54連接到所述排放室52。這些排出孔口 53優(yōu)選為直線形。借助于在徑向方向與這些排出孔口 53的橫向投影之間形成的第一非零角度β(見圖9)，在陽極的出口處產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，歧管形成的陽極50包括至少四個(gè)排出孔口 53，它們以規(guī)則方式圍繞主軸線A有角度地分布。在該實(shí)施例中示出的是，使用了十六個(gè)排出孔口 53，它們繞主軸線A以圓對稱形式規(guī)則分布(見圖9)。這種在陽極的出口處的不完全沿徑向方向的氣體噴射產(chǎn)生一機(jī)械扭矩，該機(jī)械扭矩加入或者抵消(如圖9中所示)由已承受因徑向磁場B而引起的角偏移的離子在排放通道的下游端處產(chǎn)生的機(jī)械扭矩。本實(shí)施例示出的排出孔口 53 (見圖7和圖9)為直線形，并且平行于與主軸線A正交的橫向平面，排出孔口 53在所述橫向平面上相對于徑向方向形成45°的第一角度β。當(dāng)然，其它的變型也是可以的，無論是關(guān)于第一角度β的值(在0°到90°的范圍內(nèi))還是關(guān)于相對于橫向平面的任何傾斜角度(在一些配置型式中，噴射平面并不與主軸線的或推力軸線A正交)。 在排出孔口 53的出口處，位于離子化區(qū)域28的直接上游的排放室52中的氣流通常是以游離的分子流形式出現(xiàn)。歧管形成的陽極50還與陶瓷部件19的內(nèi)壁16和外壁18 —起限定了位于中間室54上游的環(huán)形分配室56(見圖5、圖6和圖7)，該分配室首先連接到管道24，其次經(jīng)由一系列流出孔口 55連接到中間室54。如圖7和圖10中可見，在流出孔口 55的出口處，并且在橫切于所述主軸線A延伸的平面上的投影中，流動(dòng)孔口 55與徑向方向形成第二非零角度Y以便引導(dǎo)氣流進(jìn)行漩渦運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，流動(dòng)孔口 55的出口在橫切于所述主軸線A延伸的平面上的投影與徑向方向之間所形成的第二角度Y介于20°至70°的范圍內(nèi)，有利的是介于35°至55°的范圍內(nèi)，特別是等于45°。優(yōu)選地，該第二角度Y被定向?yàn)榕c相對于徑向方向的第一角度β相反的方向(在圖7、圖9和圖10中，第一角度β為+45°，而第二角度Y為-45° )。這些流動(dòng)孔口 55優(yōu)選地為直線形。通過在徑向方向與這些流動(dòng)孔口 55的橫向投影之間形成的第二非零角度Y (見圖10)，在中間室54中產(chǎn)生回旋流，該回旋流促使排出孔口 53中的分子流朝向排放室52以及陽極50的出口流動(dòng)。優(yōu)選地，歧管形成的陽極50包括至少兩個(gè)以規(guī)則的方式圍繞主軸線A有角度地分布的流動(dòng)孔口 55。在本實(shí)施例中示出的是使用四個(gè)流動(dòng)孔口 55，它們以圓對稱形式圍繞主軸線A以規(guī)則的方式分布(見圖10)。本實(shí)施例示出的流動(dòng)孔口 55 (見圖7至圖10)為直線形并且與橫向平面平行，流動(dòng)孔口 55在該橫向平面上相對于徑向方向形成第二角度Y，該第二角度Y等于45°。當(dāng)然，其它的變型也是可以的，無論是關(guān)于第二角度Y的值(在0°至90°的范圍內(nèi))，還是關(guān)于相對于橫向平面的流動(dòng)孔口 55傾斜的任何角度。在圖5至圖11的實(shí)施例中，以及在圖12的第一變型中，排出孔口 53被定向?yàn)槭沟每呻x子化氣體能夠逸出并流向內(nèi)壁16 (見圖9)。
如圖2至圖4中可見，這種配置能夠全部或者部分地抵消由徑向磁場B所造成的離子的角偏移。如果徑向磁場B的方向與圖I至圖4中所示的相反，則該狀態(tài)將會(huì)改變，并且由磁場所造成的這些離子的角偏移將被加大。在這種情形下，對于進(jìn)入離子化區(qū)域28中的氣體而言，陽極的出口處的氣體的分子或尚子對外壁18的沖擊也將具有充分的單向反射性(specularity),從而具有與因陶瓷制成的內(nèi)壁16與外壁18之間的溫度不同而提供的渦旋速度的量值相同的、很大的剩余渦旋速度。應(yīng)回想到的是，電子、離子及分子對內(nèi)壁16以及外壁18的沖擊能夠加熱這些壁16和18，壁16和18還通過等離子體的輻射而被加熱，并且規(guī)定內(nèi)壁16的面積更小，內(nèi)壁16的溫度高于外壁18的溫度(溫度差高于100°C，約為160°C的量值)。 因此，在本發(fā)明中，上述的剩余渦旋速度或者可以加入到因內(nèi)壁16與外壁18之間的溫度不同而造成的渦旋速度中，或者可從該渦旋速度中減去該剩余渦旋速度。當(dāng)然，與涉及通過磁場抵消離子和分子的圓周偏轉(zhuǎn)的主現(xiàn)象相比，這種由溫度不同而導(dǎo)致的物理效果代表了第二順序的現(xiàn)象。因此，在圖5到圖11的實(shí)施例中，推進(jìn)器10在排出通道20的上游部中從上游到下游包括環(huán)形的分配室56，其連接到管道24并且被限定在歧管形成陽極50與內(nèi)壁16之間；環(huán)形的中間室54，其被限定在歧管形成陽極50與外壁18之間；以及環(huán)形排放室52，其被限定在歧管形成陽極50與內(nèi)壁16之間并且通向通道20的離子化區(qū)域28。此外，所述排放室52與分配室56重疊，并且中間室54圍繞分配室56和排放室52。此外，一系列流動(dòng)孔口 55將分配室56連接到中間室54，并且一系列流動(dòng)孔口 53將所述中間室54連接到所述排放室52以在橫切于所述主軸線A延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度β，以便引導(dǎo)所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。因此，分配室56和排放室52形成內(nèi)部室，而中間室54構(gòu)成外部室。當(dāng)描述到兩個(gè)室“重疊”時(shí)，其意是指這些室在沿著主軸線A的方向處于上游和下游的位置。應(yīng)看到的是分配室56僅通過一個(gè)孔口(供給孔25)供給，因此其中的壓力及速度并不一致。因此，借助于中間室54的容積，并且因?yàn)橹虚g室54是通過多個(gè)流動(dòng)孔口 55來供給(在本實(shí)施例中示出了四個(gè)流動(dòng)孔口 55)，所以中間室54具有更為均一地分配氣體的壓力和圓周速度，從而作為一個(gè)平靜室(calming chamber)使用。在圖12的第一變型中，陽極50具有一種改型的形狀。在該附圖中，推進(jìn)器10在排出通道20的上游部中從上游到下游具有環(huán)形的分配室56，其連接到管道24并被限定在歧管形成的陽極50與內(nèi)壁16之間；環(huán)形的中間室54，其被限定在歧管形成陽極50與外壁18之間；以及環(huán)形的排放室52，其被限定在歧管形成的陽極50與內(nèi)壁16之間并且通向通道20的離子化區(qū)域28。此外，中間室54圍繞排放室52，所述排放室52與分配室56重疊，而所述中間室54與分配室56重疊。此外，一系列流動(dòng)孔口 55將分配室56連接到中間室54，而一系列排出孔口 53將所述中間室54連接到所述排放室52，且在橫切于所述主軸線A延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度β，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。在圖12的第一變型中，排放室52與分配室56重疊。
因此，排放室52是內(nèi)部室，中間室54構(gòu)成外部室，而分配室56形成基本上在排放通道20的整個(gè)截面上延伸的室。在圖13的第二變型中，陽極50具有另一種改型的形狀。在該附圖中，推進(jìn)器10在排出通道20的上游部中從上游到下游具有環(huán)形的分配室56，其連接到管道24并且被限定在歧管形成的陽極50與外壁18之間；環(huán)形的中間室54，其被限定在歧管形成的陽極50與內(nèi)壁16之間；以及環(huán)形的排放室52，其被限定在歧管形成的陽極50與外壁18之間并且通向通道20的離子化區(qū)域28。此外，所述分配室56與排放室52重疊，并且中間室54圍繞分配室56和排放室52。類似地，一系列流動(dòng)孔口 55將分配室56連接到中間室54，而一系列排出孔口 53將所述中間室54連接到所述排放室52，在橫切于所述主軸線A延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度β，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。因此，分配室56和排放室52形成內(nèi)部室，而中間室54構(gòu)成外部室。 應(yīng)看到的是在圖13的第二變型中，排出孔口 53使可離子化氣體能夠借助漩渦運(yùn)動(dòng)傳送到外壁18。當(dāng)徑向磁場B的方向如圖2至圖4中所示時(shí)，則該配置能夠使由徑向磁場造成的離子的角偏移加大。如果徑向磁場B的方向與圖I至圖4中的方向相反，則該狀態(tài)被改變，并且(全部或部分地)抵消由磁場造成的離子的角偏移。在所有情形下，為使陽極50的壁在排出孔口 53的出口上方徑向延伸，以便形成保護(hù)性的壁58，故而規(guī)定不容許或者至少限制在排出孔口 53的出口的附近存在離子和/或電子。這樣，排出孔口 53被保護(hù)為不會(huì)被來自內(nèi)壁16和外壁18的被侵蝕的材料(陶瓷)阻塞。優(yōu)選的是，陽極50和歧管重合。由此通過單個(gè)部件或者一組部件來執(zhí)行這兩種功倉泛。優(yōu)選的是，陽極50為單體件并且基本上上由碳制成，從而更容易安裝在排放通道20的底部。也可以將陽極50制造成能組裝到一起的多個(gè)部件。此外，并且優(yōu)選地，內(nèi)壁16和外壁18由陶瓷制成并且以密封方式與陽極50連接。通過示例，陶瓷部19可由氮化硼及二氧化硅(BNSi02)制造。因此，通過使用熱膨脹系數(shù)相近的材料制造陽極50和陶瓷部19，這樣可以確保在陽極50與內(nèi)壁16以及外壁18之間保持密封連接，該連接通過室52、54及56而發(fā)生。由此，通過例如銅焊在陽極50與內(nèi)壁16以及外壁18之間制成四個(gè)環(huán)形緊固區(qū)域60 (見圖7、圖12和圖13)。在示出現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的示例中，陽極和歧管被顯示為形成單個(gè)部件(圖I至圖4中的附圖標(biāo)記26和圖5至圖13中的附圖標(biāo)記50);然而,應(yīng)看到的是,也可以通過使用獨(dú)立的兩個(gè)部件或兩套部件來拆分這兩個(gè)功能，而這并不超出本發(fā)明的范圍。在這種情形下，陽極和歧管應(yīng)設(shè)置在排放通道的底部，并且該歧管連接到供氣管道，該陽極連接到電源。
權(quán)利要求
1.一種霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，包括圍繞主軸線(A)的環(huán)形的排放通道(20)，該通道具有開放的下游端(20b)，并且該通道被限定在內(nèi)壁(16)與外壁(18)之間；至少一個(gè)陰極(40 );磁路，用于在所述通道(20 )中產(chǎn)生磁場；管道(24 )，用于向該通道(20 )供給可電離氣體；陽極(50);以及設(shè)置在該通道(20)的上游端(20a)的歧管，所述歧管(50)連接到該管道(24)并且使可電離氣體能夠以同軸方式圍繞該主軸線(A)流入該通道(20)的離子化區(qū)域(28)中，該推進(jìn)器(10)的特征在于，該陽極(50)充當(dāng)歧管使用，并且該歧管(50)包括定向裝置(53 )，該定向裝置在歧管(50 )的出口處產(chǎn)生圍繞該主軸線(A)的氣體的旋渦運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，所述定向裝置包括一系列排出孔口(53)，所述排出孔口在該通道(20)的離子化區(qū)域(28)附近的陽極(50)的出口處開放，并且所述排出孔口在橫切于所述主軸線(A)延伸的平面上的投影中形成相對于徑向方向的第一非零角度(β )，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)及該外壁(18)—起限定了從下游至上游的環(huán)形的排放室(52)和環(huán)形的中間室(54):該排放室(52)通向所述通道(20)的離子化區(qū)域(28);而該中間室(54)具有至少一個(gè)相對于該排放室(52)同軸設(shè)置的部分；并且所述排出孔口(53)將所述中間室(54)連接到所述排放室(52)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該歧管(50)還與該內(nèi)壁以及該外壁一起限定了位于該中間室(54)上游的環(huán)形的分配室(56)，該分配室首先連接到管道(24 )其次經(jīng)過一系列流動(dòng)孔口( 55 )連接到該中間室(54 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，所述流動(dòng)孔口(55)在橫切于所述主軸線(A)的平面上的投影中相對于徑向方向形成第二非零角度(Y)，以便限定漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第一角度(β)介于20°至70°的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第一角度(β)介于35°至55°的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第一角度(β)基本上等于45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，所述排出孔口(53)使可離子化氣體能夠朝向該內(nèi)壁(16)排放。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，所述排出孔口(53)使可離子化氣體能夠朝向該外壁(18)排放。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該歧管(50)包括至少四個(gè)排出孔口(53)，所述排出孔口(53)以規(guī)則方式圍繞該主軸線(A)呈角度地分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至9及11中任一項(xiàng)所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該推進(jìn)器(10)在該排出通道(20)的上游部中從上游到下游包括環(huán)形的分配室(56)，其連接到該管道(24)并且被限定在該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)之間；環(huán)形的中間室(54)，其被限定在該歧管(50)與該外壁(18)之間；以及環(huán)形的排放室(52)，其被限定在該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)之間并且通向該通道(20)的離子化區(qū)域(28)，所述排放室(52)與所述分配室(56 )重疊，該中間室(54 )圍繞該分配室(56 )和該排放室(52 )，一系列流動(dòng)孔口( 55 )將分配室(56)連接到中間室(54)，一系列排出孔口( 53)將所述中間室(54)連接到所述排放室(52)且在橫切于所述主軸線(A)延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度(P )，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至9及11中任一項(xiàng)所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該推進(jìn)器(10)在該排出通道(20)的上游部中從上游到下游包括環(huán)形的分配室(56)，其連接到該管道(24)并且被限定在該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)之間；環(huán)形的中間室(54)，其被限定在該歧管(50)與該外壁(18)之間；以及環(huán)形的排放室(52)，其被限定在該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)之間并且通向該通道(20 )的離子化區(qū)域(28)，該中間室(54)圍繞該排放室(52)，所述排放室(52)與該分配室(56)重疊，其中，所述中間室(54)與分配室(56)重疊，一系列流動(dòng)孔口(55)將該分配室(56)連接到該中間室(54)，一系列排出孔口(53)將所述中間室(54)連接到所述排放室(52)且在橫切于所述主軸線(A)延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度(0 )，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至8及10和11中任一項(xiàng)所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該推進(jìn)器(10)在該排出通道(20)的上游部中從上游到下游包括環(huán)形的分配室(56)，其連接到管道(24)并且被限定在該歧管(50)與該外壁(18)之間；環(huán)形的中間室(54)，其被限定在該歧管(50)與該內(nèi)壁(16)之間；以及環(huán)形的排放室(52)，其被限定在該歧管(50)與該外壁(18)之間并且通向該通道(20)的離子化區(qū)域(28)，所述分配室(56)與該排放室(52 )重疊，該中間室(54)圍繞該分配室(56 )和該排放室(52 )，一系列流動(dòng)孔口(55)將該分配室(56)連接到該中間室(54)，一系列排出孔口(53)將所述中間室(54)連接到所述排放室(52)且在橫切于所述主軸線(A)延伸的平面上的投影中相對于徑向方向形成第一非零角度(0 )，以便限定所述漩渦運(yùn)動(dòng)中的氣體流動(dòng)方向。
15.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該陽極是該歧管(50)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該陽極(50)是基本上由碳制成的單個(gè)部件，并且該內(nèi)壁(16)及該外壁(18)由陶瓷制成并以密封方式連接到該陽極(50)。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第二角度(Y)介于20°至70°的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求5所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第二角度(Y)介于35°至55°的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器(10)，其特征在于，該第二角度(Y)基本上等于45°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種霍爾效應(yīng)等離子推進(jìn)器，其包括圍繞主軸線的環(huán)形的排放通道，該通道具有開放的下游端并且被限定在內(nèi)壁與外壁之間；至少一個(gè)陰極；磁路，用于在所述通道中產(chǎn)生磁場；管道，用于向該通道中供給可電離氣體；陽極；以及設(shè)置在該通道的上游端的分配器，所述分配器使可電離氣體能夠以同軸方式圍繞主軸線流入該通道的離子化區(qū)域中。本發(fā)明的特征在于，該陽極充當(dāng)分配器使用，并且該分配器包括定向裝置，該定向裝置在該陽極的出口處產(chǎn)生圍繞該主軸線的氣體的回旋流。
文檔編號F03H1/00GK102630277SQ201080051949
公開日2012年8月8日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者多米尼克·因德西, 弗雷德里克·馬尚迪斯, 洛朗·戈達(dá)爾, 讓-呂克·帕坦 申請人:斯奈克瑪公司