吸气式离子发动机

摘要

本发明提供一种吸气式离子发动机，可作为人造卫星、飞船、空间站等航天器的动力系统，完成姿态控制、轨道维持、轨道机动等任务。该发明的最大特点是采用吸气式方案，充分利用轨道高度的稀薄大气组分作为发动机的工作介质，可极大程度上减少甚至完全避免传统航天器对自身携带推进剂的需求，从而获得大幅度降低卫星重量及火箭发射成本、显著提高卫星寿命等收益，具有重大的应用前景和和可观的经济价值。整个吸气式离子发动机主要由以下5个部分组成：进气道、电离室、加速栅极、离子中和器、电源及管理系统。

主权项

一种吸气式离子发动机，其特征在于其包括以下5个部分：进气道(1)是吸气式离子发动机区别于传统离子发动机最主要的特点，包括进气口、流量调节装置及离子偏转装置等，其作用是利用卫星的轨道飞行速度对来流大气进行收集，作为离子发动机的工作介质；电离室(2)，包括室壁、电离器、电磁线圈等，电离室内通过电子轰击或接触式电离器对推进剂进行深度电离，使来流大气中的O₂、N₂等组分转变为O⁺、N⁺等正离子；同时电离室内通过设置永磁铁或电磁线圈，实现对电子的偏转和收集；加速栅极(3)，位于电离室尾部，由一组或多组高压电场组成，通过静电力(库伦力)对电离室内的正离子进行加速，并从尾部高速喷出，由于动量守恒原理，使发动机产生推力；离子中和器(4)，作用为将电离室内产生的电子从发动机尾喷口处排出，使之与通过加速栅极的高速正离子流混合，中和电量，避免长期工作后发动机累积负电荷，影响发动机的性能和其它设备的工作环境；电源及管理系统(5)，主要完成发动机各部分的能源供给和调节等功能，包括向电离器供电、电磁线圈控制、加速栅极电场控制、离子中和器控制等。