本發明涉及一種用于空間的微脈沖等離子體推力器設備，屬于航天器推進技術領域。

背景技術：

脈沖等離子體推力器是一種基于點火電極產生等離子體，由此引起電容器放電并燒蝕電容器連接的兩電極之間推進劑表面，汽化和熱電離的推進劑在電磁力和氣動力作用下噴出產生推力的脈沖等離子體設備。主要用于微納衛星旋轉消除、軌道定位（軌道插入）、長期在軌（軌道維持）、軌道和位置調整、姿態控制、編隊飛行、卸軌等任務。電推進技術愈益成為衡量相關衛星平臺先進性的標志之一。微脈沖等離子體推力器可產生小而精確的離散化沖量，其中總沖是衡量其性能的重要指標之一，尤其面向在微納衛星姿態軌控任務完成方面，這一指標非常的重要。如何在保持推進系統結構簡單、質量輕，且高比沖等優勢特點情況下，進一步提高總沖，對于微脈沖等離子體推力器具有重要意義。

目前微脈沖等離子體常采用平行板型和同軸型兩種結構的放電室，其中，平行板型放電室均采用火花塞作為引弧元部件，用于誘導主電容放電產生推力。推力器星上安裝時，單一方向上，往往采用一個放電室，并且現有飛行產品絕大多數采用平行板結構的放電室。根據星上任務，要求單個放電室具有較高的總沖，就要求放電室元沖量較高，并且關鍵組件電容器和火花塞具有較高可靠性，然而，由于燒蝕等離體滯后燃燒等缺點，在微小型脈沖等離子體方面不易提高元沖量；并且由于聚四氟乙烯燒蝕，火花塞不可避免的會發生積碳，從而工作失效，欲提高火花塞壽命和可靠性具有較大工程難度。因此，在微小型脈沖等離子體推力器總沖提高方面，在工程上具有很大難度。據文獻表明，有科研工作者采用兩個或者多個放電室，即一個安裝方向上一個電容器對應兩個或者多個放電室，用于提高總沖，然而這種方式一定程度上增加了質量和空間。

技術實現要素：

本發明提供一種微脈沖等離子體推力器，通過合理布局，增加緊致型放電室個數，在質量增加不大情況下，大幅度提高脈沖等離子體推力器的總沖，同時也有效規避了較大工程難度。

本發明所采用的技術方案為：

一種微脈沖等離子體推力器，包括陽極、陰極板、電容、推進劑、火花塞，該微脈沖等離子體推力器為共陽極型；其陽極周邊對稱設置陰極板，該陽極和陰極板之間設置推進劑且三者之間的空間形成放電室；所述推進劑側邊設置有防爬電陶瓷絕緣片；電容器陰極和陰極板連接，電容器陽極和陽極連接；所述陰極板上設置火花塞。

所述陰極板為四塊，其以陽極為中心對稱排布，該陽極和陰極板之間設置推進劑且三者之間的空間形成四個寬度和間距相等的放電室I、放電室II、放電室III和放電室IV；放電室I和放電室III為一組，放電室II和放電室IV為另一組，兩者之間處于相反的工作狀態。

所述陽極具有中空結構。

所述防爬電陶瓷絕緣片一側面有中空T形槽，另一側面的槽底邊開有隔斷。本發明的優點為：

本發明基于目前相對成熟的平行板尾部饋送推進劑的脈沖等離子體推力器技術，提出了一種平行板共陽極型微脈沖等離子體推力器的概念，本概念的內涵為在目前成熟的脈沖等離子體離子推力器設計的基礎上將單個陰極板改進為四個相同的陰極板對稱布局于中空結構陽極四周，形成具有四個相同放電室結構，保持高比沖下提高元沖量，以實現總沖提高的目的。本發明的主要優點如下：① 兩個放電室同時工作，在保持小功率下較高比沖的同時，提高了單次脈沖放電元沖量，有助于推力器總沖的提高。

② 一組放電室失效之后啟動另外一組放電室，提高了脈沖等離子體推力器的壽命及可靠性，有助于推力器總沖的提高。

③采用中空陽極結構，便于放電在陽極沉積的熱量導出，降低了燒蝕延遲，提升了效率，進一步提升了推力器的性能及可靠性。

④防爬電陶瓷具有中空梯形槽且槽邊有隔斷，可防止燒蝕區域向推進劑側面延伸形成積碳，避免了因積碳導致陰陽極導通短路，提升了推力器可靠性。

⑤在推力器性能提升的同時，采用規整共陽極結構，節省了材料，降低了重量，有利于脈沖等離子體推力器集成一體化，提高了推力器適用性。

附圖說明

圖1為本發明立體結構示意圖；

圖2為圖1的主視圖。

圖3為本發明防爬電絕緣陶瓷片的立體結構示意圖。

具體實施方式

一種微脈沖等離子體推力器，包括陽極、陰極板、電容、推進劑、火花塞，該微脈沖等離子體推力器為共陽極型；其陽極5周邊對稱設置陰極板2，該陽極5和陰極板2之間設置推進劑3，而推進劑3側邊設置有防爬電陶瓷絕緣片；電容器7陰極和陰極板2連接，電容器7陽極和陽極5連接；所述陰極板2上設置火花塞1。

下面以四個放電室為例，進一步詳細說明本發明。

參照圖1、圖2，一種微脈沖等離子體推力器，為共陽極型，由一只無極性儲能電容器7、四塊相同平板型陰極板2、一個中空結構的陽極5（中空結構相比實心，可降低重量（在航天領域，重量特別重要，降低重量意味著降低成本）；此外，中空結構便于熱量導出，降低燒蝕延遲，增強燒蝕效率，進而提高推力器性能和可靠性）、四個相同聚四氟乙烯推進劑3、八塊相同具有中空梯形槽且槽底邊有隔斷的防爬電絕緣陶瓷片4組成。其中，四塊陰極板通過導線8和電容器7的陰極螺紋連接，陽極5和電容器7的陽極通過導線9連接。四塊陰極板2以陽極5為中心對稱布置，而陰極板2和陽極5之間設置推進劑3，該推進劑3的兩側安裝防爬電絕緣陶瓷片4，是的四塊陰極板2、中空陽極5以及推進劑燒蝕端面三者圍成的區域形成了四個相同的放電室，四個放電室布局于以中空陽極為中心的陽極周圍上。四個放電室在陽極5周圍均勻對稱分布，以陰極板2對應的放電室以起點，放電室順時針標號，分別為I、II、III、IV。放電室陰極板和陽極均材料采用低阻抗、較低的腐蝕率、良好的機械特性、熱特性的無氧銅。每個陰極板頭部均有一只火花塞1，兩者通過螺紋連接，這樣接觸良好，有效降低接觸阻抗，降低損耗。而且所述陰極板2外側和火花塞1的接觸處采用點膠固封，防止連接松動，加強連接強度，這樣既可保持良好電連接，也可保持機械連接，提高抗振動能力。所述推進劑側面均有相同的防爬電絕緣陶瓷片4，其一側面具有中空T形槽12，另一側面的槽底邊開有隔斷11，防止燒蝕區域向推進劑側面延伸形成積碳，避免了因積碳導致陰陽極導通短路，提升了推力器可靠性。此外，也降低質量，熱量便于導出，降低推進劑之后燒蝕，從而提高推力器性能四個放電室分為兩組，I和III為第一組，II和IV為第2組，每次推力器工作時啟動一組放電室，另外一組處于關機狀態，當一組放電室失效后，啟動另外一組放電室。

本發明可以很大程度上在保持高比沖情況下，提高推力器的元沖量，并且增強推力器壽命以及可靠性，從而提高推力器的總沖，可廣泛應用于對微推進系統要求苛刻的微納衛星諸如姿、軌控以及編隊飛行等。