激光等离子体组合推进系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及航天航空领域，特别是设及激光等离子体组合推进系统。
【背景技术】
[0002] 由于深空探测技术的不断发展，对空间目标任务的要求不断提高，空间飞行任务 的难度也在加大，比如行星际间探测等，运些空间任务的完成，要求探测器系统要具有智能 化、效率高、更节能、使用寿命长、全天候的巡天、对探测目标探测准的优势，深空探测技术 正朝更深的空间拓展，而深空探测任务的完成，要求火箭推进系统要具有效率高、更节能、 使用寿命长的特点。
[0003]目前的电火箭推进系统采用化学燃料来驱动火箭升空的技术存在发射费用昂贵、 载荷比较低、发射操作运转模式负责等问题，且电火箭推进系统在工程上的应用，已显示出 化学能火箭推进系统难W达到的高比冲、高效率和长寿命等要求。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述状况，有必要提供一种高比冲、高效率和长寿命的激光等离子体组合推 进系统。
[0005] -种激光等离子体组合推进系统，包括中性推进剂储存装置、等离子发生装置、高 能脉冲激光发射装置、等离子加速装置、电流控制器、电源装置；所述中性推进剂储存装置 中储存的推进剂经过所述等离子发生装置时，在高压电的作用下与电子碰撞形成等离子 流；所述高能脉冲激光发射装置发射脉冲强激光对所述等离子流再电离，令所述等离子流 的电离度增大，形成高能高速粒子流；所述等离子体加速装置通过磁场作用进一步加速所 述高能高速粒子流；所述高能高速粒子流W高速喷出，产生反作用推力。
[0006]本发明提出的激光等离子体组合推进系统是对激光和等离子体两种推进系统的 有效结合，能够为航天探测仪提供高比冲、高效率、长寿命的推进动力。
【附图说明】
[0007]图1为激光等离子体组合推进系统的结构示意图。
[0008] 图2为激光等离子体组合推进系统的工作原理图。
[0009] 图3为等离子发生装置的主视图。
[0010] 图4为等离子发生装置的剖视图。
[0011] 图5为等离子加速装置的工作原理图。
【具体实施方式】
[0012] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可WW许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供运些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0013] 需要说明的是，当元件被称为"固设于"另一个元件，它可W直接在另一个元件上 或者也可W存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可W是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"W及类似的表述只是为了说明的目的。
[0014] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"及/或"包括一个或多个 相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[001引请参阅图1，本发明实施方式的激光等离子体组合推进系统，包括：中性推进剂储 存装置10,等离子发生装置11，高能脉冲激光发射装置12,等离子加速装置13,电流控制器 14,电源装置15。
[0016]请参阅图2,本发明提出的激光等离子体组合推进系统的工作原理，在高压电的作 用下将电子从阴极向阳极发射并进入等离子发生装置，中性推进剂-氣气同时被注入等离 子发生装置。氣原子和电子发生碰撞，碰撞后氣原子核周围的部分电子将被击开，使得氣原 子被电离，经过脉冲强激光的再电离增加了电离度，然后经过等离子加速装置，使电离后的 离子运动更快，形成高密度等离子流从离子发生器喷口喷出。最后经过中和器收集多余的 电子并把它们注入喷出的等离子流中，防止发动机带上太多的正电荷，等离子流从发动机 喷口高速喷出，产生反作用推力，推动深空探测器飞行。
[0017]请继续参阅图1，中性推进剂储存装置10设有储气罐101和流量控制累102,该储 气罐101储存中性推进剂氣气，该流量控制累102与储气罐101连接，负责将中性推进剂输 出至等离子发生装置11，并控制中性推进剂的流量，W保证中性推进剂W定量可控的方式 进入等离子发生装置11。
[001引等离子发生装置11与中性推进剂储存装置10相连，接收中性推进剂储存装置10 提供的中性推进剂，使中性推进剂在高压电的作用下形成等离子流。
[0019] 图3为等离子发生装置11的主视图，图4为等离子发生装置11的剖视图，等离子 发生装置11设有正负电极111、电磁体112和绝缘体113,电极与电绝缘侧壁形成等离子 体通道。该通道一方面与带有电场强度E的电场垂直，另一方面还贯穿由电磁场产生磁感 B的磁流。该等离子发生装置11的水平入射口为激光导入口，用于辅助等离子体源。接口 通道0160mm，:安放激光器的一端在等离子体发生区垂直安装有摄机，有=个备用通道连 接离子发生器，其中激光通道和等离子体通道夹角为45°。=个离子发生器接口放置相隔 12°。形成的等离子流具有动能，全部的粒子可用速度分布函数/打y表示，即在给定速度 范围内的粒子数：
[0020] dn=巧v)d(v)
[00引]式中長为速度，挪V'文为速度空间单元。
[0022] 全部粒子数为： 泌'
[0023]巧二./(v)aV * -CO
[0024]在没有外力作用时，等离子体趋向于热平衡，速度按麦克斯韦分布的方程式为：
[0026] 式中：m为粒子质量；
[0027]k为玻尔兹曼常数，1. 38*1023JA;
[002引 T为等离子流溫度，单位电子伏特；
[0029] 在等离子流内，所有离子处于热平衡，离子溫度为Ti,所有电子也处于热平衡，电 子溫度为Te,中性离子的热平衡溫度较Ti或Te小得多。厂(句(/;表示单位体积内粒子的 平均数：
[0030] 二4;rvV'O)二4万八?(巧? / 2/了477。e
[0031] 能量分布函数f巧）按麦克斯韦分布：
[0032] f似=F(V) dv/祀=n (4/ JT) 1/2化T)3々Ei/2eEZkT
[0033] 粒子的平均能量为：
[0035] 在各向同性的等离子体中，每一个方向的平均运动速度为：
[0037] 粒子的平均速度为：
[003引 Vmean= (8kiy Jlm) 1/2
[0039] 粒子速度的均方根值为：
[0040] Vrms= (3kT/m) 1/2
[0041] 在溫度为IeV的氨等离子体内，正离子的平均速度为1. 56*104m/s，电子的平均速 度为 6. 7*104m/s。
[0042] 进一步地，高能脉冲激光发射装置12发射高能脉冲激光增加该等离子流的电离 度。该高能脉冲激光发射装置12同等离子发生装置11 一起与中性推进剂储存装置10连 接。高能脉冲激光发射装置12设有激光器121、扩束镜122和聚焦镜123,激光器121发射 高能脉冲激光，扩束镜122设于激光器121和聚焦镜123之间，扩展该高能脉冲激光的直 径，减少所述高能脉冲激光的发射角，聚焦镜123聚焦该脉冲激光能量，将该高能脉冲激光 照射到所述等离子流，将将其再电离。
[0043] 本实施例中高能脉冲激光发射装置12中的激光器121为飞秒固体激光器。该飞 秒固体激光器的参数为：
[0044] 脉冲强激光的波长：1. 06um
[0045] 脉冲强激光的脉宽：>IOOfs
[0046] 脉冲强激光的重复频率：>10化
[0047] 脉冲强激光的强度：>l