本發(fā)明涉及航天器空間推進，特別是一種重啟動再生式離子-燃燒推力器。
背景技術(shù)：
1、電推力器具有比沖高、推力調(diào)控精度好等優(yōu)勢，離子推力器作為其中成熟度較高的代表，已被廣泛的應(yīng)用于各種空間推進任務(wù)中。然而，離子推力器的壽命常受到各種因素的制約，其失效模式按發(fā)生部組件可劃分為與空心陰極、放電室以及柵極組件有關(guān)的失效。其中，發(fā)生于空心陰極的失效和發(fā)生于放電室的失效都可以通過采取針對性措施使其決定的離子推力器工作壽命具有3倍以上裕度，并非關(guān)鍵性失效模式。根據(jù)現(xiàn)有已公開文獻，如“離子推力器柵極極限壽命優(yōu)化”，可知，最終制約離子推力器極限工作壽命的關(guān)鍵失效模式都發(fā)生在柵極組件上。
2、當柵極組件失效時，其本身作為電推力器將無法再發(fā)揮作用，推力器各部件也造成了較大的浪費。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種重啟動再生式離子-燃燒推力器，該重啟動再生式離子-燃燒推力器通過外加可翻轉(zhuǎn)擋片，不但能夠起到離子推力器中和器的作用，還能夠?qū)⑹Ш蟮碾x子推力器殼體再利用，作為燃燒推力器的部件之一，實現(xiàn)電推力器到燃燒推力器的重新啟動。
2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
3、一種重啟動再生式離子-燃燒推力器，包括空心陰極、工質(zhì)進氣口、放電室、柵極、n個可翻轉(zhuǎn)擋片和擋片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；其中，n≥2。
4、放電室為圓柱形腔室。
5、空心陰極同軸插設(shè)在放電室的頭部中心。
6、工質(zhì)進氣口包括放電室進氣口和空心陰極進氣口；工質(zhì)進氣口通過切換閥分別與放電工質(zhì)和燃燒推進劑相連接。
7、柵極布設(shè)在放電室的內(nèi)側(cè)尾端。
8、n個可翻轉(zhuǎn)擋片沿周向均勻鉸接在放電室的外側(cè)尾端；每個可翻轉(zhuǎn)擋片均包括一體設(shè)置的內(nèi)擋片和外擋片；其中，內(nèi)擋片和外擋片的縱截面均為弧形，且內(nèi)擋片和外擋片交接點的弧形半徑最小。
9、n個可翻轉(zhuǎn)擋片能在擋片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的共同驅(qū)動下，向內(nèi)側(cè)進行翻轉(zhuǎn)，并形成以內(nèi)擋片和外擋片交接點為喉部的拉瓦爾噴管。
10、設(shè)每個內(nèi)擋片與柵極平面之間的最大翻轉(zhuǎn)夾角為α，每個外擋片與對應(yīng)內(nèi)擋片之間的夾角為β；則α根據(jù)放電室中噴射的等離子束張角進行確定，β根據(jù)拉瓦爾噴管的擴張比確定。
11、α＝130°，β＝135°。
12、拉瓦爾噴管的擴張比為130～450。
13、還包括電源調(diào)理單元，電源調(diào)理單元的正極連接放電室殼體內(nèi)壁，電源調(diào)理單元的負極分別與空心陰極和每個可翻轉(zhuǎn)擋片相連接。
14、柵極的材料為c/c復(fù)合材料，空心陰極的材料為鋇鎢。
15、放電室頭部設(shè)置有與放電室進氣口相連接的平面噴注器。
16、可翻轉(zhuǎn)擋片的數(shù)量n為偶數(shù)，每個可翻轉(zhuǎn)擋片的側(cè)邊均設(shè)置有耐高溫密封材料，內(nèi)擋片與放電室外側(cè)尾端之間為密封鉸接。
17、具有兩種工作模式，分別為：離子推力模式和燃燒推力模式；
18、當柵極在自身工作壽命內(nèi)時，采用離子推力模式；此時，工質(zhì)進氣口與放電工質(zhì)相連接，每個可翻轉(zhuǎn)擋片均處于向外最大翻轉(zhuǎn)打開狀態(tài)，放電室殼體內(nèi)壁和空心陰極通電，放電工質(zhì)在放電室內(nèi)電離形成等離子體束，經(jīng)柵極加速引出，形成離子推力；
19、當柵極在達到自身工作壽命后，采用燃燒推力模式，此時，工質(zhì)進氣口與燃燒推進劑相連接，每個可翻轉(zhuǎn)擋片均在擋片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，向內(nèi)側(cè)翻轉(zhuǎn)，以內(nèi)擋片和外擋片交接點為喉部的拉瓦爾噴管；
20、空心陰極通電，產(chǎn)生高溫電弧，將經(jīng)過工質(zhì)進氣口噴入放電室內(nèi)的燃料推進劑進行點火燃燒，產(chǎn)生高溫氣體；在燃燒過程中，柵極將氧化燃燒，其產(chǎn)物將隨高溫氣體一起，經(jīng)拉瓦爾噴管噴出，形成燃燒推力。
21、在離子推力模式中，對每個可翻轉(zhuǎn)擋片均施加地電壓，經(jīng)柵極引出的等離子體羽流中的反流粒子將被可翻轉(zhuǎn)擋片阻擋吸收，能減少等離子體對推力器的濺射污染。
22、本發(fā)明具有如下有益效果：
23、1、本發(fā)明針對離子推力器可靠度較弱、壽命受制約的現(xiàn)狀，基于在離子推力器原本結(jié)構(gòu)上添置可翻轉(zhuǎn)擋板的方式，實現(xiàn)了離子推力器失效后的重啟動。重啟動的推力器將以燃燒模式工作。
24、2、本發(fā)明將實現(xiàn)推力器自身組件的極大再利用，巧妙實現(xiàn)離子推力器放電室于化學推進燃燒室結(jié)構(gòu)的共用，可提高航天器載荷比。
25、3、本發(fā)明的推力器能夠先后于電、燃燒兩種模式下工作，可以較好的結(jié)合離子推力器高比沖、推力可調(diào)和化學發(fā)動機大推力的優(yōu)勢，使推力器的綜合性能得到提升，任務(wù)種類覆蓋更廣。
26、4、本發(fā)明的改動對離子推進和燃燒推進這兩種推進模式均能起到增益效果。可翻轉(zhuǎn)擋板可以防止反流粒子對航天器的濺射腐蝕；空心陰極工作時產(chǎn)生的高溫電弧又起到了燃燒推進模式下點火器的作用，簡化了燃燒推力器的結(jié)構(gòu)。
27、5、本發(fā)明在不影響離子推力器本身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用可翻轉(zhuǎn)擋板內(nèi)扣形成喉部這一創(chuàng)新，將電推進和化學推進組合在一起。以空心陰極電弧點火的方式取代傳統(tǒng)點火裝置，簡省了化學推進下點火器的結(jié)構(gòu)，提高了組合推進器的小型化集成化程度。
1.一種重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：包括空心陰極、工質(zhì)進氣口、放電室、柵極、n個可翻轉(zhuǎn)擋片和擋片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；其中，n≥2；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：設(shè)每個內(nèi)擋片與柵極平面之間的最大翻轉(zhuǎn)夾角為α，每個外擋片與對應(yīng)內(nèi)擋片之間的夾角為β；則α根據(jù)放電室中噴射的等離子束張角進行確定，β根據(jù)拉瓦爾噴管的擴張比進行確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：α＝130°，β＝135°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：拉瓦爾噴管的擴張比為130～450。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：還包括電源調(diào)理單元，電源調(diào)理單元的正極連接放電室殼體內(nèi)壁，電源調(diào)理單元的負極分別與空心陰極和每個可翻轉(zhuǎn)擋片相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：柵極的材料為c/c復(fù)合材料，空心陰極的材料為鋇鎢。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：放電室頭部設(shè)置有與放電室進氣口相連接的平面噴注器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于：可翻轉(zhuǎn)擋片的數(shù)量n為偶數(shù)，每個可翻轉(zhuǎn)擋片的側(cè)邊均設(shè)置有耐高溫密封材料，內(nèi)擋片與放電室外側(cè)尾端之間為密封鉸接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于，其特征在于：具有兩種工作模式，分別為：離子推力模式和燃燒推力模式；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的重啟動再生式離子-燃燒推力器，其特征在于，其特征在于：在離子推力模式中，對每個可翻轉(zhuǎn)擋片均施加地電壓，經(jīng)柵極引出的等離子體羽流中的反流粒子將被可翻轉(zhuǎn)擋片阻擋吸收，能減少等離子體對推力器的濺射污染。