直接驱动式太阳能电弧喷射推进装置结构

该推进装置面向深空探测、近地轨道卫星姿态调整与轨道维持场景设计，作为小功率空间动力输出单元，可在无化学燃料携带冗余的工况下，依托太阳能供电完成微推力持续输出，适配长周期在轨运行的小型航天器动力需求。从功能实现逻辑来看，装置摒弃了传统化学推进的燃料储箱、管路输送等冗余结构，采用直接驱动的电弧激发结构，将输入的太阳能电能转化为电弧热能，对通入的工质进行电离加热后高速喷出，以此获得反作用推力，相比同功率等级的霍尔推进器，其结构复杂度更低，对星载供电系统的适配性更强，无需额外配置复杂的功率调节模块即可匹配常规卫星太阳能帆板的输出电压区间。

结构设计层面，整体采用同轴串联式布局，从输入端到喷口端依次布置供电接入段、电弧激发腔段、法兰连接段与喷管段，各段之间采用止口定位加周向螺栓紧固的连接方式，既保证了腔体内部的密封性能，也便于在轨工况下的模块化检修替换。输入端的细长轴段为供电与工质接入接口，外径尺寸适配星载标准安装接口的通径要求，可直接与卫星本体的工质输送管路、供电线束进行快插连接，无需额外设计转接结构。中间的圆柱腔体为电弧发生与工质加热区域，内壁采用耐高温的绝缘材质衬套，避免电弧放电过程中对腔体金属外壁造成烧蚀，衬套与外壁之间预留有微小的环形间隙，可通入少量工质进行壁面冷却，降低长时间工作下的腔体壁温，延长装置连续工作时长。

法兰连接段位于腔体与喷管之间，采用周向均布的内六角螺栓进行锁紧，法兰端面加工有环形密封槽，可配套金属密封垫片实现高温工况下的可靠密封，法兰的外径与安装孔位尺寸匹配航天器通用的动力模块安装基准，可直接固定在卫星舱板的预留安装位上，安装时仅需保证喷口轴线与航天器推力轴线重合即可，无需复杂的角度调校。喷管段采用收敛-扩张型面设计，内壁面做光滑抛光处理，可减少高温电离工质流动过程中的壁面摩擦损失，提升喷出速度与推力效率，喷管出口端的壁厚做了减薄处理，降低喷管自身重量对卫星整体质心的影响。

从安装边界来看，装置整体为回转类结构，最大外轮廓位于法兰段，安装时需在法兰周边预留不小于螺栓长度的操作空间，便于地面装配阶段的螺栓紧固与密封检测；输入端的接口段需预留足够的线束与管路弯曲半径，避免接入过程中出现线缆弯折、管路折瘪的问题。装置工作过程中无剧烈振动输出，推力输出平稳，可适配对姿态控制精度要求较高的遥感卫星、通信卫星平台，也可作为小型深空探测器的主推进单元，完成轨道转移、姿态修正等操作。在结构建模过程中，各零部件的配合公差均按照航天设备的精密装配要求设定，转动类配合面采用间隙配合，密封面采用过盈配合加密封胶辅助密封，所有外露的金属表面均做了抗氧化处理，可适应地面存储、发射阶段以及空间在轨运行的复杂环境，避免温变、辐照等因素造成的结构性能衰减。