柵32、加速柵31上均分布著36個孔，每個孔與小孔陣列板上的對應孔的軸向重合。小孔陣列板7的電壓最高，引出柵32其次，加速柵31電壓最低。小孔陣列板7與引出柵32之間由一個直流的引出電源供電，引出電源正極連小孔陣列板，負極連引出柵32。引出柵32和加速柵31之間由另一個直流的加速電源供電，加速電源正極連引出柵32，且與引出電源的負極相連。發射的帶電液滴帶正電。中和器I發射電子對帶電液滴束流進行中和。兩個板式金屬鎧裝加熱器6位于推進劑貯存室4的兩個側壁面。
[0032]實施例2
[0033]該實施方式的小孔陣列微型靜電推力器采用單個柵極9實現帶電液滴的引出和加速，并利用多孔材料輸運板，推進劑為添加了氯化鋰溶質的甲酰胺溶液(圖4)。小孔陣列板上以陣列形式分布著6行6列共36個小孔，小孔陣列板下方是三塊輸運板8，兩塊相鄰的輸運板8之間相隔兩排小孔。多孔材料輸運板可以大幅增加與推進劑接觸面積，且多孔材料的微細縫隙有利于增強毛細作用，從而更好地吸附和輸運推進劑。柵極上均分布著36個孔，每個孔與小孔陣列板上的對應孔的軸向重合。小孔陣列板的電壓較高，柵極電壓較低。小孔陣列板與柵極之間由一個直流電源供電，該電源承擔帶電液滴引出和加速的雙重作用。電源正極連小孔陣列板，負極連柵極。發射的帶電液滴帶正電。中和器發射電子對帶電液滴束流進行中和。
[0034]實施例3
[0035]該實施方式的小孔陣列微型靜電推力器采用與本體結構相同或相似的中和器，推進劑為[EMIm]BF4離子液體，中和器的電源連接方式除正負極性外，與本體相同。中和器正負極性與本體極性與本體相反。中和器和本體的小孔陣列板在電路上直接導通連接。中和器和本體噴出的帶電液滴的正負極性相反，如本體發射的帶電液滴帶正電，中和器的帶電液滴帶負電；或者，本體發射的帶電液滴帶正電，中和器的帶電液滴帶負電。這樣，小孔陣列微型靜電推力器工作時，本體和中和器噴出的極性相反的帶電液滴會自行中和，確保衛星的電中性。這種小孔陣列微型靜電推力器稱之為自中和小孔陣列微型靜電推力器。圖5的自中和小孔陣列微型靜電推力器，本體發射的帶電液滴帶正電，中和器的帶電液滴帶負電。
[0036]實施例4
[0037]該實施方式的小孔陣列微型靜電推力器結構與實施方式一相近，采用引出柵32、加速柵31兩個柵極，輸運板8采用小孔陣列片輸運板，但絕緣支架采用分體式結構，推進劑為添加了氯化鋰溶質的甲酰胺溶液(圖6)。引出柵絕緣支架11用于固定引出柵，加速柵絕緣支架10疊加在引出柵絕緣支架11上，用于固定加速柵。采用分體式結構有利于降低絕緣支架制造難度。兩個金屬鎧裝加熱器位于推進劑貯存室的兩個側壁面。推力器點火前，當溫度較低或推進劑為固體時，加熱器加熱，推進劑貯藏室溫度升高，使推進劑粘度減小或熔化成液態，從而流經小孔陣列形成發射體，滿足推力器工作的要求。
[0038]實施例5
[0039]該實施方式的小孔陣列微型靜電推力器，推進劑為[EMIm]BF4離子液體，采用一個加熱器，加熱器位于推進劑貯存室底部，如圖7所示。該推力器其他結構同實施方式二。加熱器采用MCH陶瓷加熱器，加熱溫度達200°C以上，實際使用時只需確保推進劑在推力器工作時處于液態即可。MCH陶瓷加熱器相比PTC陶瓷發熱體，具有相同加熱效果情況下節約20?30 %電能，且不含鉛等有害金屬，更為節能和環保等優勢C3MHC陶瓷加熱器表面做絕緣處理，防止與推進劑等短路。推力器點火前，當溫度較低或推進劑為固體時，MCH陶瓷加熱器加熱，推進劑貯藏室溫度升高，使推進劑粘度減小或熔化成液態，從而流經小孔陣列形成發射體，滿足推力器工作的要求。
[0040]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【主權項】
1.小孔陣列微型靜電式電推力器，包括相互連接的中和器和推力器主體，其特征在于，推力器主體包括從上往下依次配合連接的柵極組件、小孔陣列組件和推進劑貯存室，所述小孔陣列組件由輸運板和小孔陣列板構成，輸運板安裝在小孔陣列板的下表面，用于吸附推進劑和將推進劑輸運至小孔陣列下表面，小孔陣列板上均勻分布有小孔陣列，所述柵極組件由引出柵、加速柵和絕緣支架組成，引出柵、加速柵、小孔陣列板通過絕緣支架依次相連，且引出柵、加速柵上開有與小孔陣列對應的同軸小孔，小孔陣列板下方設有相互配合的加熱器和推進劑，加熱器和推進劑均位于推進劑貯存室內。2.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述小孔陣列板由導電材料制成，其上設有的小孔陣列為通孔。3.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述小孔陣列板、引出柵、加速柵互相絕緣，小孔陣列板與引出柵、加速柵電位相反，且加速柵電位絕對值高于引出柵。4.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述輸運板安裝在小孔陣列板下表面的小孔陣列旁，不遮擋小孔陣列。5.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述輸運板為小孔陣列片、編織網片或多孔材料片。6.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述加熱器為金屬絲加熱器、正溫度系數、陶瓷加熱器、金屬陶瓷發熱體加熱器中的一種。7.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述加熱器位于推進劑貯存室內部的底面或側面。8.根據權利要求1所述的小孔陣列微型靜電式電推力器，其特征在于，所述推進劑采用飽和蒸氣壓低、無毒環保的導電溶液或離子液體。
【專利摘要】本發明公開了一種小孔陣列微型靜電式電推力器，包括相互連接的中和器和推力器主體，推力器主體包括從上往下依次配合連接的柵極組件、小孔陣列組件和推進劑貯存室，小孔陣列組件由輸運板和小孔陣列板構成，輸運板安裝在小孔陣列板的下表面，小孔陣列板上均勻分布有小孔陣列，所述柵極組件由引出柵、加速柵和絕緣支架組成，引出柵、加速柵、小孔陣列板通過絕緣支架依次相連，且引出柵、加速柵上開有與小孔陣列對應的同軸小孔，加熱器和推進劑均位于推進劑貯存室內。本發明具有結構簡單，尺寸小，比沖可達700-2000s，集成推進劑貯存和輸運功能，推進劑不帶壓存儲，無活動部件等優點，可以芯片形態封裝，作為標準的推進模塊應用于微小衛星。
【IPC分類】F03H1/00
【公開號】CN105649906
【申請號】
【發明人】杭觀榮, 梁偉, 喬彩霞, 康小錄, 陳志堅, 林慶國
【申請人】上海空間推進研究所
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月25日