Приведены результаты экспериментальных исследований влияния проводимости стенок разрядной камеры на эффективность холловского двигателя малой мощности при различных расходах рабочего тела (ксенона). Показано, что использование проводящих полюсных наконечников (вместо диэлектрических) на переднем срезе разрядной камеры приводит к увеличению кпд двигателя ~ на 1 - 2 %.

Представлены результаты предварительных экспериментов по исследованию СПД малой тяги, обработанных методом наименьших квадратов. Полученные результаты позволили выбрать основные факторы, влияющие на работу СПД, выбрать интервалы варьирования этих факторов и построить план полного факторного эксперимента. Проведенный эксперимент по этому плану представлен построенной регрессионной моделью работы СПД. Результаты работы показали, что для исследования СПД можно использовать планы полных факторных экспериментов.

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния проводимости стенок разрядной камеры (РК) на локальные характеристики плазмы в холловском двигателе малой мощности. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии проводимости стенок РК на локальные характеристики плазмы, что, в конечном счете, приводит к изменению интегральных характеристик двигателя и уровня колебаний электромагнитного поля.

Розроблено метод підвищення тяги стаціонарного плазмового двигуна (СПД) шляхом впливу на рух нейтральних часток робочого тіла (в тому числі іонів, що нейтралізувалися) за умови їх взаємодії зі спеціально створеною рельєфною поверхнею розрядної камери (РК). З метою визначення можливого наслідку такого впливу досліджено закономірності запалювання розряду в сучасних моделях СПД. Установлено нову залежність напруги запалювання розряду від параметрів процесу. Передбачено, що швидкість ерозії РК експериментальної моделі (з рельєфом на РК) у порівнянні з РК стандартної моделі СПД не збільшується.

Представлена разработанная численная модель магнитной системы Холловского двигателя мощностью до 100 Вт. Моделирование магнитной системы выполнено в расчетном пакете ANSYS. Приведены результаты исследования влияния геометрии элементов магнитной системы на распределение параметров магнитного поля в ускорительном канале двигателя и за его срезом. Рассмотрен способ управления профилем магнитного поля за счет изменения взаимного расположения полюсных наконечников. Достоверность полученных численных результатов подтверждена экспериментальными исследованиями.

Приведены результаты экспериментального исследования влияния повышения кпд СПД малой мощности на его ресурсные характеристики. Показано, что повышение тягового кпд двигателя путем изменения конфигурации магнитного поля приводит к снижению скорости эрозии изолятора РК.

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния проводимости стенок разрядной камеры на эффективность холловского двигателя малой мощности при различных расходах рабочего тела (ксенона). Показано, что в рассмотренном диапазоне мощностей (40 - 160 Вт) использование проводящих полюсных наконечников приводит к увеличению КПД холловского двигателя по сравнению с двигателем с диэлектрическими наконечниками на ~ 1 - 2 %. При этом слой ионизации и ускорения смещается к аноду, а уровень колебаний возрастает.

Рассмотрена проблема влияния теплового состояния магнитопровода стационарного плазменного двигателя малой мощности на распределение магнитного поля в разрядной камере. Приведены результаты испытаний серии двигателей. Показана возможность повышения тягового кпд за счет улучшения магнитного поля при учете теплового состояния двигателя.

Для поиска путей выполнения технических требований, предъявляемых к двигателю системы ориентации космического аппарата, теоретически исследованы изменения интегральных характеристик стационарного плазменного двигателя после старта. Детально изучены процессы в магнитной системе двигателя, которые в наибольшей степени ограничивают длительность перехода на стационарный режим работы.

Індекс рубрикатора НБУВ: О651.22-01

Рубрики:

Плазмові ракетні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрены проблемы создания оптимального магнитного поля для стационарного плазменного двигателя малой мощности (МСПД). Приведены результаты моделирования распределения магнитного поля для МСПД и их сравнение с экспериментальными данными.

Рассмотрена квазиодномерная физико-математическая модель АИПД малой тяги, описывающая положения и скорости центра масс сгустка, условного размера сгустка в направлении его движения, его среднюю плотность и температуру, и содержащая соотношения, учитывающие физические процессы, такие как излучение плазмы, поглощение энергии излучения рабочим телом, ионизация плазмы и потеря энергии на ионизацию, разогрев плазменного сгустка за счет энергии электромагнитного поля и др.

На основании результатов зондовых измерений параметров плазмы в канале СПД, работающего на различных режимах работы (РР), в том числе, на РР с повышенными разрядными напряжениями (РН) и повышенными удельными импульсами, оценена плотность потока энергии, приносимой на стенку ускоренными ионами. Полученные результаты показали, что на рассматриваемых РР двигателя суммарное выделение энергии на обеих стенках разрядной камеры составляет порядка 10 - 15 % от мощности разряда и что доля этой мощности возрастает с увеличением РН.

Приведены теоретические обоснования соотношения, предлагаемого для оценок скорости эрозии элементов конструкции полого катода, и экспериментальные данные, полученные при исследовании влияния давления плазмообразующего газа на скорость эрозии эмиттера на основе скандата бария.

Экспериментально исследована прикатодная область плазмы двух типов катодов в двигательном режиме с помощью зондовой диагностики. Представлены пространственные распределения параметров плазмы.

Показано, что учет скорости потока атомов и потерь ионов в известной математической модели позволяет получить более точное количественное совпадение расчетных и экспериментальных характеристик холловского двигателя.

В НИИ ПМЭ разработана двигательная установка на основе абляционного импульсного плазменного двигателя (АИПД), которую можно разместить на борту микроспутника в составе трехосной системы ориентации. Обладая минимальными габаритами и массой среди двигательных установок такого класса, она позволит значительно увеличить срок активного существования малых спутников. Проведены научные исследования, направленные на исследование взаимного влияния разрядных каналов. Успешные испытания лабораторной модели АИПД позволяют говорить о перспективности выбранного направления.

Рассмотрена проблема влияния положения катода-компенсатора на интегральные характеристики стационарного плазменного двигателя малой мощности. Приведены экспериментально полученные зависимости разрядного тока, тяги, кпд и эрозии двигателя от положения катода в заданной области вблизи среза двигателя при различном угловом позиционировании. Показано, что положение катода относительно МСПД в значительной мере влияет на его разрядные, тяговые и эрозионные характеристики. Выдвинуто предположение, что влияние положения катода возможно за счет повышения концентрации РТ в районе среза двигателя.

Приведены результаты экспериментальных исследований эрозии изоляторов разрядной камеры стационарного плазменного двигателя малой мощности. Показан характер износа изоляторов, отмечено наличие зон нормальной и "аномальной эрозии". Приведены результаты сравнительного анализа эрозии изоляторов, определенной при помощи весового метода и оптической эмиссионной спектроскопии. Показано, что данные, полученные по эрозии при помощи ОЭС, коррелируют в большей мере с эрозией внутреннего изолятора, что является следствием различных условий возбуждения атомов алюминия, ушедших с наружного и внутреннего изоляторов, из-за различия концентраций электронов в центральной и периферийной зонах факела.

Рассмотрена возможность повышения удельного импульса стационарного плазменного двигателя малой мощности (МСПД) за счет повышения разрядного напряжения. Описана методика зондовых измерений в канале высоковольтного МСПД. Разработаны лабораторная модель МСПД и установка для зондовых измерений внутри разрядного канала (РК) двигателя. Приведены результаты экспериментальных исследований распределения параметров плазмы в РК МСПД при повышенных значениях разрядного напряжения (более 300 В). Исследовано изменение расположения зон ионизации и ускорения в РК МСПД в зависимости от разрядного напряжения и массового расхода.