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胶体推进器原理及组成

2022/07/15259 作者:佚名
导读:胶体推进器(Colloid Thruster)是电推进的一种,属于电推进中的静电推进。它的原理和场发射离子推进器(FEEP)非常相似,不采用气相电离,而是利用静电场从液态的推进剂中分离出带电的离子或颗粒,再用静电场把它们加速喷射出去。不同的是FEEP分离的是液态金属中的离子,而胶体推进器分离的是非金属溶胶中的亚微米尺度的带电颗粒。 有必要区分胶体微推进器和胶体化学推进器,某些时候胶体推进器指的是胶

源发射极显微镜照片(毛细管半径15微米) 胶体推进器(Colloid Thruster)是电推进的一种,属于电推进中的静电推进。它的原理和场发射离子推进器(FEEP)非常相似,不采用气相电离,而是利用静电场从液态的推进剂中分离出带电的离子或颗粒,再用静电场把它们加速喷射出去。不同的是FEEP分离的是液态金属中的离子,而胶体推进器分离的是非金属溶胶中的亚微米尺度的带电颗粒。

有必要区分胶体微推进器和胶体化学推进器,某些时候胶体推进器指的是胶体化学推进器,它是介于使用液体推进剂和固体推进剂之间的火箭推进器,它和大型火箭的推进器只有推进剂上的不同;而这里特制胶体微推进器,属于电推进。

泰勒锥 胶体是物质的一种分散状态,不论在任何物质,只要以1-100nm之间的粒子分散于另一物质中时,就成为胶体。分散质粒子直径小于1nm的称为溶液,分散质粒子直径大于100nm的称为悬浊液、乳浊液。由于溶胶胶核常常选择性地吸附作为稳定剂的某种离子,而使其表面带有电荷。溶胶胶核总是选择吸附与其组成相类似的离子。例如Fe(OH)3溶胶,其胶核吸附稳定剂FeO Cl-中的FeO 而带正电荷。

推进剂在一个毛细管中,毛细管接高电势,称作发射极,正对毛细管口有一个抽取极,接低电势,推进剂在电场的作用下向管口外伸出,形成一个锥形,称为泰勒锥(Taylor Cone),锥顶半角为49.3°。在这个由推进剂形成的锥面上,电势是相等的。电压达到一定程度的时候,锥顶的推进剂形成一股射流,向抽取极方向喷射出去,射流由带正电的小液滴组成,直径约在几十个纳米。射流通过抽取极后,继续在抽取极和加速极之间被加速,从推进器出口喷射出去。同时,有一个中和器发射电子对喷出的带正电的液滴进行中和。

在泰勒锥顶射出的射流有可能是离子,也可能是带电的小液滴,也可能是两者的结合。这对推进器性能有一定的影响,一般认为,如果射出离子,会降低射流带电量和质量的比值,从而降低推进器的比冲。

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