Основные определения
Удельный импульс Isp = F/q, где F - сила тяги, q - расход рабочего тела (РТ) в единицу времени. В СИ Isp имеет размерность м/с и равен характерной скорости реактивной струи. В технике силу часто измеряют в кгс (1 кгс = 9,80665 Н); при этом удельный импульс выражают в секундах.
Коэффициент полезного действия h = wF/2P, где w - характерная скорость истечения РТ в м/с, F - сила тяги в ньютонах, Р - мощность двигателя в ваттах (если Isp выражен в секундах, то w = 9,80665 Isp).
Источник: [6]
Стационарные плазменные двигатели
Принцип действия
Плазменный двигатель - это кольцевой электромагнит, в зазор которого помещена камера (ее называют также каналом) из диэлектрического материала. В глубине камеры расположен анод. Снаружи, возле среза камеры, расположен катод-нейтрализатор. Рабочее вещество (ксенон) поступает в канал и вблизи анода ионизуется. Ионы ускоряются в электрическом поле и вылетают из двигателя, создавая реактивную тягу. Они практически "не замечают" магнитного поля: диаметр ларморовской орбиты для них составляет около метра. Электроны же движутся в канале по орбитам диаметром в несколько десятых долей миллиметра, нейтрализуя объемный заряд, создаваемый ионами. Избыток электронов попадает на анод, проходит по цепи до катода-нейтрализатора и поступает в ионный поток, нейтрализуя и его, и двигатель.
Историческая справка
Исследования и разработка стационарных плазменных двигателей (СПД) в ОКБ "Факел" были начаты в 1964 г. Первое летное применение электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ) было проведено в 1972 г. на КА "Метеор" и "Метеор-Природа". С 1982 г. ЭРДУ на базе СПД-70 и гидразинового термокаталитического двигателя (ТКД) К10 успешно эксплуатируются на российских коммуникационных спутниках типа "Космос", "Луч" и др. 1994 г. - начало эксплуатации третьего поколения ЭРДУ на базе СПД-100 на КА типа "Галс" и "Экспресс". В 1992 г. ОКБ "Факел", SS/L, SNEGMA и ARC образовали совместное предприятие International Space Technology Inc. (ISTI) с целью маркетинга и продажи ЭРДУ вне России. В 1996 г. закончена сертификация СПД-100 по стандартам США, в том числе успешно проведены 9000-часовые огневые испытания двигателя в ОКБ "Факел" (при 8200 включениях) в JPL (США) и ОКБ "Факел". На предприятии проводятся исследования и разработка СПД повышенной мощности (СПД-140, СПД-200 и СПД-290), которые могут быть также использованы для апогейного маневра и маршевых ДУ.
Источники: [6], [7]
Двигатели с анодным слоем
Двигатели с анодным слоем (ДАС), как и СПД, относят к холловским ЭРД. ДАС отличается от СПД более короткой зоной ускорения ионов. Разработаны две конфигурации ДАС: одноступенчатая (ионизация и ускорение ионов происходят в одной камере) и двухступенчатая (ионизация и ускорение происходят в двух отдельных камерах).
Источник: [1]
Xenon Ion Propulsion System
Ксеноновая ионная двигательная система XIPS состоит из ионных двигателей, электрических преобразователей и баков с ксеноном. Положительно заряженные ионы ускоряются посредством нескольких сетчатых электродов, расположенных друг за другом. Для предотвращения накопления на двигателе отрицательного заряда, тормозящего выбрасываемые из сопла ионы, на выходе в поток с помощью специального устройства - нейтрализатора - добавляются электроны.
Система XIPS в качестве двигателей коррекции устанавливается на спутниковых платформах Boeing 601HP (с двигателями диаметром 13 см) и Boeing 702 (с двигателями диаметром 25 см). На космическом аппарате Deep Space 1 XIPS с двигателем диаметром 30 см применялась как маршевая ДУ.
XIPS платформы Boeing 601HP состоит из 4-х двигателей (двух основных и двух запасных, массой по 5.0 кг каждый), 4-х преобразователей мощности для каждого двигателя (массой по 6.8 кг) и 2-х баков для ксенона (массой по 2.0 кг). Общая масса системы 68 кг. Каждый двигатель потребляет 438 Вт постоянного тока при напряжении 29.34 В. Напряжение на ионизаторе: 751 В, ток: 0.405 А. Напряжение на ускорителе: -300 В, ток: 0.97 мА. Коэффициент полезного действия 51.3%.
Источники: [8], [9]
Страница обновлена 07-02-2002