загрузка...

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

Ионно-плазмові двигуни з високочастотної безелектродної іонізацією робочого тіла - квитки

хімічних двигунів.
2) Системи супутника використовуються в тому вигляді, в якому вони існують зараз, тобто додаткові розробки призупиняються.
Використання ЕРД для виведення супутників на орбіти зажадає двигунів з великими тягами, що спричинить за собою необхідність у зміні конструкції систем супутника. Незважаючи на це, застосування ЕРД для цих цілей розглядається як другий крок у програмі введення в експлуатацію двигунів цього типу, який зажадає повної зміни систем супутника і додаткових доробок іонних рушіїв.
Кінцева мета програми - виконання всіх космічних задач за допомогою ЕРД в поєднанні з маховиками і карданними механізмами, «все супутники на ЕРД» . Це сильно повліяетна конструкцію систем супутників, як і в другому випадку.
1.2 Застосування РІД
Вже багато років РІД розробляються в багатьох країнах. Були досліджені ГРК діаметрами від 10 до 35 см. Найбільш вивчений РІД 10, що дозволяє отримати тягу до 25 мН.
Для застосування цих двигунів в космічних цілях рівень тяг повинен бути піднятий до 25 мН. Конструкція в подальшому може бути вдосконалена для серійного виробництва, тобто необхідно зменшити собівартість виробництва до ціни, що задовольняє вимогам ринку.
Великі тяги можуть бути отримані шляхом збільшення діаметра ГРК, що дозволяє збільшити діаметр іонного пучка.
У нашому університеті досліджується РІД 15, який може створювати тягу 50 мН.
Використовуючи ГРК діаметром 20 см можна отримати тягу 80 мН.
Чинна модель РІД 26 з тягою 200 мН готова до випробувань. У цьому двигуні використовується принцип ВЧ іонізації і ІОС, виготовлена ??з молібдену.
1.3 Загальні переваги РІД
Порівняно з іншими двигунами ріду володіють наступними перевагами:
1) Не потрібно емітер електронів. Для ВЧ іонізації робоче тіло іонізується в ГРК ВЧ полем з частотою 10 МГц. Електрони, що народжуються в ГРК або надходять з нейтралізатора, використовуються для організації зіткнень з нейтральними атомами газу.
2) Висока надійність нейтралізатора. Порожнисті катоди добре вивчені і продемонстрували високу надійність експлуатації і великий ресурс.
3) Використовується трехсеточная ІОС. При прискоренні іонів в трехсеточной ІОС отримуємо:
- постійну швидкість істеченіяіонов;
- Точний напрям вектора тяги;
- Мале розсіювання пучка.
4) Простота регулювання тяги. Ток іонного пучка встановлюється регулюванням ВЧ потужності двигуна.
5) Прискорювальник електрод виготовлений з вуглецю, що значно збільшує ресурс.
6) Проста система контролю витрати робочого тіла.
7) Зменшення маси системи.
1.4 Радіочастотний іонний рушій РІД-10
Радіочастотний іонний рушій досліджується в нашому університеті протягом останніх 2 років. Це двигун РІД-10, що був розроблений для розрядної камери діаметром 10 см. (Рисунок 1).
Своєю назвою двигун РІД зобов'язаний використовуваному в ньому принципом іонізації. Нейтральне робоче тіло Xe надходить в розрядну камеру через ізолятори і анод. Для ініціації розряду анод знаходиться під великим позитивним потенціалом, щоб притягувати електрони нейтралізатора. При проходженні через розрядну камеру ці електрони накопичують енергію від високочастотного поля (10 МГц подається на котушку поза камерою). Збуджені таким чином електрони непружно стикаються з нейтральними атомами палива, іонізуючи їх. Потенціал анода зменшують, а в камері встановлюється самоподдерживающийся розряд, який використовує електрони, що народжуються в неупругих зіткненнях. Позитивні іони мігрують до електрода, що підтримує розряд, на виході з камери і прискорюються парою ускоряюще-уповільнюють електродів. У РІД 10 використовується порожнистий катод-нейтралізатор. Номінальна тяга РІД-10-15 мН, під час випробувальних запусків була отримана тяга порядку 0,3 - 18 мН. Максимальна тяга - близько 24 мН. Номінальний питомий імпульс 3150 с; він становить приблизно Iуд = 1120 с при P = 1 мН і при максимальній тязі - Iуд = 3324 с. Двигун включає радіочастотний генератор, блок регулювання потужності, блок паливного контролю. Енергоспоживання такої установки 70 Вт, при P = 15 мН - 510 Вт Контроль тяги проводиться за допомогою контрольних параметрів: первинних (вхідна потужність), вторинних (витрата палива).
1.5 Радіочастотний іонний рушій РІД-26
Цей двигун інтегрує в собі весь досвід, накопичений в цій області. Радіочастотний безелектродний розряд і іонно-оптична система, розроблена для ПІД 10, і нейтралізатор утворюють ядро ??цього двигуна. Споживаючи 6 кВт енергії, цей двигун може розвинути тягу до 200 мН.
1.6 Радіочастотний двигун з магнітним полем (РМД)
В останні роки було розроблено новий підхід до радіочастотним іонним двигунам. Він заснований на використанні високочастотного поля і осесимметричного магнітного поля в розрядній камері для іонізації палива (малюнок 3). В установці магнітні поля розташовуються таким чином: є дві колінеарних магнітних котушки, одна з ніхрасположена в задній частині розрядної камери, а інша - на зовнішній стінці камери. Робоче тіло надходить в камери через вхідний отвір і газорозподільник, потім за допомогою катода-нейтралізатора ініціюється розряд. Після встановлення стійкого розряду в плазмі в місці розташування оптимального значення напруженості магнітного поля виникає стояча хвиля. У цьому випадку струм пучка максимальний. Двигун розвиває тягу на рівні 1-10 мН і питомий імпульс Iуд = 3000 с. Дані, отримані в результаті експерименту, показують ціну тяги близько 35 Вт / мН; таким чином цей двигун відноситься до тієї ж категорії, що і два інших іонних двигуна, концепція яких представлена ??вище. Контроль тяги можливо виробляти за тією ж схемою, що і в РІД, а саме за допомогою вимірювання ВЧ потужності й витрати робочого тіла. Додатково для підвищення ККД можливо використовувати кругові струми. Ця особливість дійсно дасть можливість двигуну працювати з максимальним ККД навіть при дуже низьких рівнях тяги, що є вдосконаленням порівняно з попередніми концепціями.

2 Розробка чисельної моделі електроракетні двигуна з ВЧ нагріванням робочого тіла
2.1 Математичний апарат чисельної моделі термогазодинамічних процесів, що мають місце в камері і сопловому апараті ракетного двигуна
Фізична модель процесів, що протікають в електронагревном реактивному двигуні, описується загальною системою рівнянь гідрогазовой динаміки. Однак на практиці найбільш часто використовується не вона, а набір напівемпіричних формул, отриманих на підставі обробки великої кількості експериментальних даних, а також деякі рівняння із загальної системи, приведені до простішого вигляду завдяки введенню нижче перерахованих припущень:
- вважається, що швидкість робочого тіла, що надходить в камеру РД, дорівнює нулю (wк = 0);
- Робоче тіло покладається підпорядковувалося законам ідеального газу, тобто для нього справедливі рівняння стану ідеального газу;
- Приймають, що в процесі руху робочого тіла уздовж сопла не відбувається теплообміну між робочим тілом і стінками сопла, тобто процес закінчення адіабатний (Q = 0);
- Нехтують дією зовнішніх сил на потік робочого тіла (Fвн = 0);
- Нехтують в'язкістю робочого тіла (? = 0);
- Процес підведення енергії до робочого тіла в камері у високочастотному розряді вважають що відбувається в ефективному обсязі камери, що становить 20% від загального обсягу камери.
Наведемо основні залежності параметрів робочого тіла в камері РД з урахуванням вищевикладених припущень. Швидкість витікання газу з реактивного сопла:
(2.1)
гдеk - показник адіабати робочого тіла;
R? = 8314 Дж / (кмоль К), універсальна газова стала;
? - Молекулярна маса робочого тіла, кмоль;
Тк - температура в камері згоряння, К;
Ра - тиск на зрізі сопла, Па;
Ра - тиск в камері, Па.
Площа зрізу сопла визначається виразом:

або
(2.2)
гдеfкр - питома площа критичного перетину сопла, м2с / кг;
Fа - питома площа зрізу сопла, м2с / кг;
- Ступінь розширення робочого тіла в соплі.
Питома імпульс двигуна:
, (2.3)
гдерн - тиск навколишнього середовища, Па;
- Питома площа зрізу сопла, м2с / кг.
Тяга двигуна визначається по формулі:
, (2.4)
де-витрата робочого тіла через камеру, кг / с;
Fa-площа зрізу сопла, м.
Питома площа довільного перерізу камери згоряння і сопла визначається за формулою:
, (2.5 )
де-число Маха в даному перетині сопла;
W - швидкість течії робочого тіла в даному перетині сопла, м / с;
- Cкорость звуку в даному перерізі, м / с.
Залежність між ступенем розширення робочого тіла в соплі? і числом Маха на зрізі соплавиражается наступною формулою:
. (2.6)
Залежність між поперечними розмірами сопла на зрізі faі ступенем розширення газу в соплі? визначається так:
, (2.7)
нерозрахованій режим роботи сопла, коли ра

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар