一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器及产生推力的方法与流程

本申请涉及航天器推进，尤其涉及一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器及产生推力的方法。

背景技术：

1、采用霍尔电推力器承担卫星变轨组网/轨道维持/离轨任务，可大幅减少卫星质量、降低组网成本、延长星座在轨寿命，是全球组网计划的一致选择。2020年至今以来，我国累计向itu申报的组网卫星星座计划约3.12万颗，其中90％需要应用毫牛级霍尔电推力器产品完成组网任务，以每颗卫星配备4台商用霍尔电推力器，仅国内市场未来5～8年的商业卫星动力系统的需求量超10万台。

2、然而，由于星座卫星的轨道高度、卫星重量、轨控任务区别，不同卫星对霍尔电推进产品的性能要求区别较大,推力要求从数十至数百毫牛不等，功率要求从数百至数千瓦不等，对应的霍尔电推进产品型号跨度大、验证不充分、研发成本高、研发周期长，难以满足市场对霍尔电推进产品性能的多样化需求。

3、有鉴于此，如何提供一种可以满足市场对霍尔电推进产品性能的多样化需求的霍尔电推力器，成为当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，一种采用镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器产生推力的方法，用于解决当前市场不能满足对霍尔电推进产品性能的多样化需求的问题。

2、在本申请实施例的第一方面，提供一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，包括：

3、所述霍尔电推力器，包括底座、至少一个阳极和至少一个阴极，其中，至少一个所述阳极和至少一个所述阴极，在所述底座上呈镶嵌式分布结构。

4、可选地，所述底座上分布的至少一个所述阳极对应的阳极型号相同，所述底座上分布的至少一个所述阴极对应的阴极型号相同，其中，各阳极外沿周围等距分布阴极，各阴极外沿周围等距分布阳极。

5、所述阵列式霍尔电推力器的推力大小由阳极数量和阳极型号确定，其中，阴极数量大于或等于阳极数量。

6、可选地，至少一个所述阳极的中心距离满足第一距离约束条件，用于避免相邻点火阳极和不点火阳极间发生气体击穿，其中，所述第一距离约束条件为至少一个所述阳极的中心距离大于预设倍数的阳极外径；

7、至少一个所述阴极和至少一个所述阳极的距离满足第二距离约束条件，其中，所述第二距离约束条件为所述阴极位于阳极羽流范围外，且所述阴极位于点火阳极产生的阳极磁场范围内，用于完成对阳极的点火功能。

8、可选地，至少一个所述阳极和至少一个所述阴极，通过绝缘垫片与所述底座绝缘安装。

9、可选地，所述底座，为平面结构或旋转对称结构，用于避免阵列式点火存在的偏心情况。

10、可选地，各所述阴极和各所述阳极，都独立配置有电路控制单元和气路控制单元，用于实现在单个阴极或阳极损坏时，不影响其他阴极或阳极的正常工作。

11、在本申请实施例的第二方面，提供一种采用镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器产生推力的方法，包括：

12、确定电推力器执行推力工作对应的推力大小，基于所述推力大小，确定目标阳极和目标阴极，其中，所述目标阳极携带有阳极数量和阳极类型，所述目标阴极携带有阴极数量和阴极类型；

13、向所述目标阳极和所述目标阴极中注入工质气体，并开启相应电源，执行霍尔电推力器点火程序，对霍尔电推力器进行点火；

14、在完成点火的所述霍尔电推力器执行工作时间，达到预设时间段后，停止注入工质气体，并关闭相应电源。

15、可选地，所述霍尔电推力器点火程序，包括：

16、在接收到对霍尔电推力器进行点火的点火指令的情况下，开启阴极加热电源，以加热电流至额定加热电流，并开启阳极励磁线圈输出，以输出电流恒流；

17、在第一预设时间后，向目标阴极注入工质气体；

18、在第二预设时间后，开启阴极点火电源，对阴极进行点火，并输出阴极电源恒流，关闭阴极加热电源；

19、在第三预设时间后，向目标阳极注入工质气体；

20、在第四预设时间后，开启阳极点火电源，并输出阳极电源对应的额定点火电压，基于所述额定点火电压，对阳极进行点火，并控制所述霍尔电推力器产生推力；

21、在第五预设时间后，停止向目标阴极和目标阳极注入工质气体，并关闭所述阴极点火电源和所述阳极点火电源。

22、可选地，所述向所述目标阳极和所述目标阴极中注入工质气体，并开启相应电源，执行霍尔电推力器点火程序，对霍尔电推力器进行点火，包括：

23、在所述阴极周围只有一个阳极开启阳极励磁线输出的情况下，以所述阳极为第一目标阳极，所述阴极产生的电子带动所述第一目标阳极点火；

24、在所述阴极周围存在至少一个阳极开启阳极励磁线输出的情况下，以至少一个所述阳极为第二目标阳极，所述阴极产生的电子带动所述第二目标阳极点火。

25、本申请提供了一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其中，所述霍尔电推力器，包括底座、至少一个阳极和至少一个阴极，其中，至少一个所述阳极和至少一个所述阴极，在所述底座上呈镶嵌式分布结构。

26、应用本申请实施例提供的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，通过阵列式设计方案，将霍尔电推力器变为包含多个阴极、阳极的模块化组合结构，其中各阳极、各阴极均为相同型号，较易实现批产。通过镶嵌式分布设计，取消阴阳极间一一对应关系，同一阴极可以为临近多个阳极进行点火，同一阳极工作时可以采用临近多个阴极进行点火。各阴极、阳极间互为备份，保证在个别模块损坏时，依然可以正常工作产生推力，从而满足市场对霍尔电推进产品性能的多样化需求。

27、通过上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，所述底座上分布的至少一个所述阳极对应的阳极型号相同，所述底座上分布的至少一个所述阴极对应的阴极型号相同，其中，各阳极外沿周围等距分布阴极，各阴极外沿周围等距分布阳极。

3.根据权利要求1所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，所述阵列式霍尔电推力器的推力大小由阳极数量和阳极型号确定，其中，阴极数量大于或等于阳极数量。

4.根据权利要求1-3任一所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，至少一个所述阳极的中心距离满足第一距离约束条件，用于避免相邻点火阳极和不点火阳极间发生气体击穿，其中，所述第一距离约束条件为至少一个所述阳极的中心距离大于预设倍数的阳极外径；

5.根据权利要求1所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，至少一个所述阳极和至少一个所述阴极，通过绝缘垫片与所述底座绝缘安装。

6.根据权利要求1所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，所述底座，为平面结构或旋转对称结构，用于避免阵列式点火存在的偏心情况。

7.根据权利要求1所述的镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器，其特征在于，各所述阴极和各所述阳极，都独立配置有电路控制单元和气路控制单元，用于实现在单个阴极或阳极损坏时，不影响其他阴极或阳极的正常工作。

8.一种采用如权利要求1-7任一所述的一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器产生推力的方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述霍尔电推力器点火程序，包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述向所述目标阳极和所述目标阴极中注入工质气体，并开启相应电源，执行霍尔电推力器点火程序，对霍尔电推力器进行点火，包括：

技术总结
本申请涉及航天器推进技术领域，尤其涉及一种镶嵌式分布的阵列式霍尔电推力器及产生推力的方法。其中，霍尔电推力器，包括底座、至少一个阳极和至少一个阴极，其中，至少一个阳极和至少一个阴极，在底座上呈镶嵌式分布结构。应用该阵列式霍尔电推力器，通过阵列式设计方案，将霍尔电推力器变为包含多个阴极、阳极的模块化组合结构，其中各阳极、各阴极均为相同型号，较易实现批产。通过镶嵌式分布设计，取消阴阳极间一一对应关系，同一阴极可以为临近多个阳极进行点火，同一阳极工作时可以采用临近多个阴极进行点火。各阴极、阳极间互为备份，保证在个别模块损坏时，依然可以正常工作产生推力，从而满足市场对霍尔电推进产品性能的多样化需求。

技术研发人员：王红霞,蔡淙
受保护的技术使用者：遨天科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27