загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з авіації і космонавтики » Ионно-плазмові двигуни з високочастотної безелектродної іонізацією робочого тіла

Ионно-плазмові двигуни з високочастотної безелектродної іонізацією робочого тіла

Міністерство освіти України

Державний аерокосмічний університет

імені М.Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

Кафедра 402

РЕФЕРАТ на тему: Іонно-плазмові двигуни з високочастотної безелектродної іонізацією робочого тіла

Виконав:

________ Юрченко С.А.

1999-03-03

Харків 1999

Зміст

аркуш

| Вступ | 3 |
| 1. Порівняльний аналіз ЕРДУ | 6 |
| 1.1 Застосування ЕРД | 7 |
| 1.2 Застосування РІД | 9 |
| 1.3 Загальні переваги РІД | 9 |
| 1.4 Радіочастотний іонний рушій РІД-10 | 10 |
| 1.5 Радіочастотний іонний рушій РІД-26 | 11 |
| 1.6 Радіочастотний двигун з магнітним полем (РМД) | 11 |
| 2 Розробка чисельної моделі електроракетні двигуна з ВЧ | 13 |
| нагріванням робочого тіла | |
| 2.1 Математичний апарат чисельної моделі | 13 |
| термогазодинамічних процесів, що мають місце в камері і | |
| сопловому апараті ракетного двигуна | |
| 2.2 Термодинамічні процеси, що протікають в камері | 16 |
| електронагревного рушія | |
| Висновок | 20 |
| Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і | 22 |
| термінів | |
| Список використовуваних джерел інформації | 23 |

Введення

Як було показано останніми дослідженнями, енергетика
(енергозабезпечення) космічних апаратів з ресурсом 1-20 років завжди буде першорядною проблемою. Двигуни малих тяг, які здійснюють корекцію і стабілізацію таких космічних апаратів, мають деякими особливостями, наприклад, тривалим ресурсом, високою надійністю, оптимальної «ціною» тяги (відношення енергетичних затрат до одиниці тяги).
Для забезпечення довгострокового ресурсу необхідно зменшити температуру конструктивних елементів плазмових рушіїв, плазма не повинна взаємодіяти з елементами конструкції. В основному швидкість стікала плазми (характеристична швидкість) визначає питомий імпульс рушія. Чим більше значення характеристичної швидкості, тим більше і питомий імпульс. Для здійснення тривалих робіт (програм) в космосі необхідно мати надійні, високоефективні електроракетні двигуни зі швидкостями закінчення плазми 103-105 м / с і більше.

Ми отримали наступні результати: при швидкостях закінчення робочого тіла 1000-9000 м / с термоелектричні рушії працюють надійно, а в даний час створюються рушії зі швидкостями закінчення робочого тіла
2000-20000 м / с.

Використання електродугових плазмових рушіїв для цих цілей продемонструвало, що в даному діапазоні швидкостей негативні явища спостерігаються лише внаслідок експлуатації рушія більше заданого часу ресурсу.

Підвищення температури плазми в движителях такого типу призводять до підвищення питомої імпульсу. Але майже 50% електричної енергії підводиться до електродів, перетворюється в тепло і не бере участі в підвищенні швидкості плазмового пучка, а електроди випаровуються (зменшуються), що зменшує ресурс рушія.

У нашому університеті багато років ведеться детальна розробка таких рушіїв. Порівняння сучасних досягнень за типовими рушіїв приведено в таблиці 1

Одним із сучасних напрямків розвитку плазмових прискорювачів є розробка двигунів малих тяг, що працюють на принципі безелектродного створення електромагнітної сили у формі ВЧ- і СВЧ-полів в плазмовому об'ємі, утриманні плазми і її прискоренні в магнітному полі заданої форми. В цьому випадку пропонується концепція термоелектричного рушія з високочастотним нагрівом робочого тіла, такого як водень. Це дозволяє істотно зменшити взаємодія плазми на елементи плазмового прискорювача, виключити втрати енергії на електродах і використання магнітного сопла значно підвищать ККД рушія. Таким чином, переваги цього типу рушіїв очевидні. Вони полягають в наступному:

- високий ККД (0,4 - 0,5);

- Тривалий ресурс роботи на борту (до 2-х років);

- Висока надійність і безпека;

- Використання екологічно чистого палива;

- Такі рушії забезпечують характеристическую швидкість в необхідному діапазоні швидкостей закінчення, яку рушії інших типів не можуть забезпечити;

- Масові характеристики, «ціна» тяги і вартість збірки не перевищують існуючих.

Це може стати можливим, якщо ми будемо використовувати деякі досягнення сучасної технології і врахуємо деякі нюанси:

1) З усіх робочих тел водень має мінімальної атомною масою, тобто швидкість витікання водневої плазми з ВЧ-прискорювача буде максимальною.

2) Водень - екологічно чисте робоче речовина і необхідність його використання незаперечна.

3) Зараз у нас є технологія безпечного зберігання пов'язаного водню у вигляді гібридів металів на борту космічного літального апарату. Це збільшує ККД рушія і підвищує ефективність роботи системи в цілому.

4) Відомо, що при іонізації водню в будь-якому типі електричного розряду втрати при передачі енергії від електронної компоненти до іонної мінімальні через мінімальних масових відмінностей і тому, що для атомів водню можлива лише однократна іонізація.

У таблиці 1 наведені основні характеристики іонних двигунів розробляються і що застосовуються в Європі в даний час.

Таблиця 1
| № | Характеристики рушія |
| п.п | |
| | Тип рушія | Робітничо | Характер | характерист | Ціна | ККД,% | Особливості, | Примітка |
| | | е тіло | істіческ | чна | тяги, | | обмежують | |
| | | | ая тяга, | швидкість, | Вт / г | | ресурс | |
| | | | г | м / с | | | | |
| 1 | Стаціонарний | Ксенон | 1 ... 5 | 18000 ... | (150 | 30 ... 50 | Ресурс катода | |
| | плазмовий | | | 25000 | | | компенсатора і | |
| | рушій | (газ) | | | | | керамічних | |
| | (СПД) | | | | | | ізоляторів | |
| 2 | Рушій з | Газ, | 1 ... 3 | 25000 ... | (200 | 30 ... 45 | Ресурс катода | |
| | анодним шаром | рідкий | | 35000 | | | компенсатора, ресурс | |
| | (ДАС) | метал | | | | | електродів | |
| 3 | Плазмовий | Газ, | 1 ... 10 і | 30000 ... | (300 | 30 ... 45 | Ресурс катода | Збільшення тяги |
| | іонний | рідкий | більш | 100000 | | | компенсатора і | призводить до |
| | рушій | метал | | | | | іонно-оптичної | збільшенню |
| | (ПІД) | | | | | | системи | розмірів |
| 4 | Торцевий | Газ, | 1 ... 3 | 25000 ... | (300 | 25 ... 40 | Електроди і катодний | Збільшення тяги |
| | холовскій | рідкий | | 35000 | | | вузол | пропорційно |
| | рушій | метал | | | | | | зменшенню |
| | (ТХД ) | | | | | | | ресурсу |
| 5 | Електро-нагре | Газ | 1 ... 5 | 1000 ... | 50 ... 150 | 20 ... 30 | Нагрівач | |
| | вний | | | 4000 | | | | |
| | рушій | | | | | | | |
| | (ЕНД ) | | | | | | | |
| 6 | ВЧ-рушій | Газ | 1 ... 10 | 3000 ... | 30 ... 100 | 40 ... 50 | Відсутні | |
| | | | | 15000 | | | | |

Порівняльний аналіз ЕРДУ

Застосування іонних плазмових двигунів малої тяги на геостаціонарних супутниках має такі переваги: ??зменшення стартової маси, збільшення маси корисного вантажу і ресурсу супутника.

Порівняння ЕНД, СПД і РІД, що використовуються в системі стабілізації Північ -
Південь, проведено на малюнку 1 і малюнку 2


Малюнок 1,2. Стартова маса супутника і залежність сухої маси супутника від застосовуваної на ньому рухової установки.

Як показано на малюнку 1, стартова маса супутника, що включає в себе суху масу супутника (без маси ЕРДУ), складе:

4050 кг при використанні ЕНД;

3900 кг - СПД;

3670 кг - РІД.

Це означає, що стартова маса супутника при використанні РІД замість електродуги двигуна або СПД зменшується на 380 і 230 кг відповідно. Зменшення маси призводить до зниження вартості запуску.

На рис. 2 показана залежність сухої маси супутника від маси застосовуваної на ньому рухової установки (стартова маса - 4050 кг):

2090 кг при використанні ЕНД;

2170 кг - СПД;

2310 кг - РІД.

Маса корисного вантажу може бути збільшена при використанні РІД: на 220 кг в порівнянні з ЕНД; на 140 кг - з СПД.

Обидва переваги: ??зменшення стартової маси і збільшення маси корисного вантажу, - призводять до зменшення вартості супутника.

РІД з діаметром іонізатора 10 см і тягою 10 мН був запущений на EURECA.
Зараз такий же двигун, але з тягою 15 мН проходить кваліфікаційні випробування для використання його на експериментальному супутнику зв'язку ESA
Artemis. Його висновок на орбіту планується у 2000 році японським ракетоносієм Н-2. Комерційна версія цього двигуна зможе створювати тягу на рівні 25 мН.

РІД з діаметром іонізатора 15 см і тягою 50 мН зараз досліджується в
Гессенського університеті.

РІД 26 з тягою до 200 мН розробляють в Dasa / ESA Technology.
Планується його використання як основного рушія.

1 Застосування ЕРД

Основні завдання, що виконуються за допомогою РД, на геостаціонарних супутниках:

- перехід на більш високу орбіту 1500 м / с за маневр;

- Системи стабілізації Північ - Південь 47 м / с на рік;

- Системи стабілізації Захід - Схід

загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар