专利摘要

本发明涉及一种离子风推力装置。本发明在离子风推力器的上游增加多级电离增强装置，多级电离增强装置在电离增强电源的作用下产生大量的带电粒子，带电粒子在临近空间气体的流动输运作用下进入离子风推力器，提高了离子风推力器的电离区带电粒子密度，消除了原有离子风推力器的电离区带电粒子密度极限，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，并且增加了与中性气体分子的能量传递，使更多的中性气体分子能够参与到离子风推力器的工作中，提高了能量转换效率，进一步提高了离子风推力器的性能。

权利要求

1.一种离子风推力装置，其特征在于，所述推力装置包括：多级电离增强装置、离子风推力器和电离增强电源；

沿临近空间气体的流动方向依次设置所述多级电离增强装置和所述离子风推力器；

所述多级电离增强装置与所述电离增强电源连接，所述多级电离增强装置用于产生第一电场，所述第一电场将所述第一电场所在区域的气体电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在临近空间气流的输运作用下运动至所述离子风推力器；

所述多级电离增强装置包括第一介质板和第二介质板；第一介质板和第二介质板用于使所述多级电离增强装置中的电极板对之间的电场分布均匀；

所述离子风推力器用于产生第二电场，所述第二电场将所述第二电场所在区域的中性气体分子电离成第二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在所述第二电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在运动过程中分别与所述第二电场所在区域的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第三带电粒子，所述第一带电粒子、所述第二带电粒子和所述第三带电粒子定向加速运动，形成离子风。

2.根据权利要求1所述的离子风推力装置，其特征在于，所述多级电离增强装置包括：多个电极板对；

多个所述电极板对沿临近空间气体的流动方向依次设置；

所述电极板对中的两个电极板之间有第一预设间距；所述电极板对的一个电极板与所述电离增强电源的正极连接，所述电极板对的另一个电极板与所述电离增强电源的负极连接，所述电离增强电源的负极接地。

3.根据权利要求2所述的离子风推力装置，其特征在于，所述多级电离增强装置还包括：第一介质板和第二介质板；

多个所述电极板对中所有带正电荷的电极板均连接第一介质板，多个所述电极板对中所有带负电荷的电极板均连接所述第二介质板；所述第一介质板和所述第二介质板用于使电极板对之间的电场分布均匀。

4.根据权利要求1所述的离子风推力装置，其特征在于，所述离子风推力器包括：电离电极、集电极和高压电源；

所述电离电极与所述集电极之间有第二预设间距；

所述电离电极与所述高压电源的正极连接，所述集电极与所述高压电源的负极连接，所述高压电源的负极接地。

5.根据权利要求4所述的离子风推力装置，其特征在于，所述离子风推力器还包括：电流互感器和示波器；

所述电流互感器的一次侧分别与所述集电极和地连接，所述电流互感器的二次侧与所述示波器连接；

所述示波器用于显示所述电流互感器的二次侧的电流。

6.根据权利要求5所述的离子风推力装置，其特征在于，所述示波器的第一高压探头用于测量所述多级电离增强装置的电压；所述示波器的第二高压探头用于测量所述电离电极的电压。

7.根据权利要求1所述的离子风推力装置，其特征在于，所述离子风推力器还包括：风速仪；

所述风速仪用于测量所述离子风的风速。

8.根据权利要求1所述的离子风推力装置，其特征在于，所述电离增强电源为直流电源、交流电源、脉冲电源中的一种或几种组合。

说明书

技术领域

本发明涉及临近空间电推进领域，特别是涉及一种离子风推力装置。

背景技术

离子风推力器具有结构简单、可靠性高、无需自携带推进剂等特点，在临近空间电推进领域具有广泛的应用价值。离子风推力器的工作过程包含粒子的电离过程及加速过程。然而，传统离子风推力器带电粒子密度低限制了离子风推力器性能的提升，提高离子风推力器电离强度具有重要的应用价值。

因此，提升离子风推力器的性能是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子风推力装置，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，提高了离子风推力器的带电离子密度，进而提高了离子风推力器的性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种离子风推力装置，所述推力装置包括：多级电离增强装置、离子风推力器和电离增强电源；

沿临近空间气体的流动方向依次设置所述多级电离增强装置和所述离子风推力器；

所述多级电离增强装置与所述电离增强电源连接，所述多级电离增强装置用于产生第一电场，所述第一电场将所述第一电场所在区域的气体电离成第一带电粒子，所述第一带电粒子在临近空间气流的输运作用下运动至所述离子风推力器；

所述离子风推力器用于产生第二电场，所述第二电场将所述第二电场所在区域的中性气体分子电离成第二带电粒子，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在所述第二电场的作用下加速运动，所述第一带电粒子和所述第二带电粒子在运动过程中分别与所述第二电场所在区域的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第三带电粒子，所述第一带电粒子、所述第二带电粒子和所述第三带电粒子定向加速运动，形成离子风。

可选的，所述多级电离增强装置包括：多个电极板对；

多个所述电极板对沿临近空间气体的流动方向依次设置；

所述电极板对中的两个电极板之间有第一预设间距；所述电极板对的一个电极板与所述电离增强电源的正极连接，所述电极板对的另一个电极板与所述电离增强电源的负极连接，所述电离增强电源的负极接地。

可选的，所述多级电离增强装置还包括：第一介质板和第二介质板；

多个所述电极板对中所有带正电荷的电极板均连接第一介质板，多个所述电极板对中所有带负电荷的电极板均连接所述第二介质板；所述第一介质板和所述第二介质板用于使电极板对之间的电场分布均匀。

可选的，所述离子风推力器包括：电离电极、集电极和高压电源；

所述电离电极与所述集电极之间有第二预设间距；

所述电离电极与所述高压电源的正极连接，所述集电极与所述高压电源的负极连接，所述高压电源的负极接地。

可选的，所述离子风推力器还包括：电流互感器和示波器；

所述电流互感器的一次侧分别与所述集电极和地连接，所述电流互感器的二次侧与所述示波器连接；

所述示波器用于显示所述电流互感器的二次侧的电流。

可选的，所述示波器的第一高压探头用于测量所述多级电离增强装置的电压；所述示波器的第二高压探头用于测量所述电离电极的电压。

可选的，所述离子风推力器还包括：风速仪；

所述风速仪用于测量所述离子风的风速。

可选的，所述电离增强电源为直流电源、交流电源、脉冲电源中的一种或几种组合。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明在离子风推力器的上游增加多级电离增强装置，多级电离增强装置在电离增强电源的作用下产生大量的带电粒子，带电粒子在临近空间气体的流动输运作用下进入离子风推力器，提高了离子风推力器的电离区带电粒子密度，消除了原有离子风推力器的电离区带电粒子密度极限，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，并且增加了与中性气体分子的能量传递，使更多的中性气体分子能够参与到离子风推力器的工作中，提高了能量转换效率，进一步提高了离子风推力器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的离子风推力器的结构示意图；

图2为本发明提供的一种离子风推力装置的结构示意图；

符号说明：1-电离增强电源，2-高压电源，3-多级电离增强装置，4-第一介质板，5-第二介质板，6-电离电极，7-集电极，8-示波器，9-电流互感器，10-第一高压探头，11-第二高压探头，12-风速仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种离子风推力装置，克服了传统离子风推力器电离密度极限对离子风推力器性能的限制性，提高了离子风推力器的带电离子密度，进而提高了离子风推力器的性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为传统的离子风推力器的结构示意图。如图1所示，传统的离子风推力器包括放电装置和测量装置，放电装置包括电离电极6和集电极7，测量装置包括：电流互感器9、示波器8和风速仪12。电离电极6连接高压电源2的正极，集电极7接地，电离电极6和集电极7之间形成电场，气体介质的中性粒子被电场电离成带电粒子，带电粒子在电压作用下朝向集电极7运动，在运动过程中带动放电空间中中性粒子运动，形成宏观的离子风效应。

传统的离子风推力器是一种基于电晕放电的离子风效应，然而，受限于电晕放电原理，放电空间中带电粒子密度存在极限，限制了离子风推力器性能的提升。

为了提高放电空间粒子密度，改善离子风推力器的性能，本发明提供了一种离子风推力装置，如图2所示，一种离子风推力装置包括：多级电离增强装置3、离子风推力器和电离增强电源1。

沿临近空间气体的流动方向依次设置多级电离增强装置3和离子风推力器。

多级电离增强装置3与电离增强电源1连接，多级电离增强装置3用于产生第一电场，第一电场将第一电场所在区域的气体电离成第一带电粒子，第一带电粒子在临近空间气流的输运作用下运动至离子风推力器。

离子风推力器用于产生第二电场，第二电场将第二电场所在区域的中性气体分子电离成第二带电粒子，第一带电粒子和第二带电粒子在第二电场的作用下加速运动，第一带电粒子和第二带电粒子在运动过程中分别与第二电场所在区域的中性气体分子发生碰撞，使中性气体分子变为第三带电粒子，第一带电粒子、第二带电粒子和第三带电粒子定向加速运动，形成离子风。

多级电离增强装置3包括：多个电极板对。多个电极板对沿临近空间气体的流动方向依次设置。电极板对中的两个电极板之间有第一预设间距。电极板对的一个电极板与电离增强电源1的正极连接，电极板对的另一个电极板与电离增强电源1的负极连接，电离增强电源1的负极接地。其中，电极板的位置和电极板对之间的间距均可调。

多级电离增强装置3还包括：第一介质板4和第二介质板5。多个电极板对中所有带正电荷的电极板均连接第一介质板4，多个电极板对中所有带负电荷的电极板均连接第二介质板5。第一介质板4和第二介质板5用于使电极板对之间的电场分布均匀。

离子风推力器包括：电离电极6、集电极7和高压电源2。电离电极6与集电极7之间有第二预设间距。电离电极6与高压电源2的正极连接，集电极7与高压电源2的负极连接，高压电源2的负极接地。

多级电离增强装置3产生的大量带电粒子进入电离电极6与集电极7之间，提高了高能粒子密度，对下游区放电起到预电离作用，所以，为电离电极6提供电源的高压电源2的电压可以低于传统离子风推力器的高压电源2的电压，同样可以达到提高离子风推力器的性能的效果。

离子风推力器还包括：电流互感器9和示波器8。电流互感器9的一次侧分别与集电极7和地连接，电流互感器9的二次侧与示波器8连接。示波器8用于显示电流互感器9的二次侧的电流。示波器8的第一高压探头10用于测量多级电离增强装置3的电压。示波器8的第二高压探头11用于测量电离电极6的电压。

离子风推力器还包括：风速仪12。风速仪12用于测量离子风的风速。

电离增强电源1为直流电源、交流电源、脉冲电源中的一种或几种组合。

离子风推力装置还可以包括电流测量装置，电流测量装置连接在电离增强电源1和示波器8之间。由于电离增强电源1可以为多种形式的电源，针对电离增强电源1采用不同的电源，电流测量装置相应的选择合适的电流测量装置进行电流的测量，并在示波器8上显示电流测量值。

本发明的多级电离增强装置3采用空间体放电形式，多级电离增强装置3的电极板对设置一定的间距，气体在电极板对之间进行电离产生大量带电粒子，带电粒子在气流的输运作用下到达下游区的离子风推力器的电离区，带电粒子提高了离子风推力器的电离区空间中高能粒子密度，对下游区放电起到预电离作用，提高了离子风推力器的电离区带电粒子密度，增加了与中性气体分子的能量传递，导致更多的中性气体分子能够参与到离子风推力器的工作中，提高了能量转换效率，进而提升了离子风推力器的性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

一种离子风推力装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。