Наведено результати математичного моделювання потоку плазмотвірного інертного газу в трьох моделях плазмотронів, які використовують неохолоджувані термоемісійні порожнисті катоди. На підставі одержаних даних про поле швидкостей і парціальних тисків у суміші газів (повітря + аргон) встановлено критерії вибору оптимальної геометрії газового каналу в плазмотроні. Це - рівність парціальних тисків атмосферного повітря всередині та зовні порожнистого катода, а також збереження ламінарної течії потоку в каналі плазмотрона на ділянці горіння дуги.

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.

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.

Исследован вопрос запуска сильноточного генератора плазмы, работающего при атмосферном давлении. На основании анализа обоснован выбор метода инициирования дуги высокочастотным напряжением. Предложен способ повышения надежности запуска плазменных устройств при использовании в цепях запуска импульсных повышающих трансформаторов. Приведены осциллограммы работы разработанного осциллятора, обеспечивающего надежное возбуждение дугового разряда в сильноточном генераторе плазмы.

Приведена постановка задачи имитационного моделирования газодинамических процессов в канале СПД в предпусковом состоянии. Предложен метод решения поставленной задачи с использованием модели твердых сфер и бинарной автоматной модели. Сравнены результаты расчетов простейшей задачи предложенным методом и в системе AnSYS. Приведены сравнительные графики распределения измеренной и рассчитанной предложенным методом концентрации ксенона на протяжении канала СПД.

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.

Представлена система уравнений моментов функции распределения в диссипативном приближении метода локального термодинамического равновесия, не требующая в отличие от известных предположения о несущественности изменения диссипативных характеристик на длине и за время свободного пробега.

Рассмотрен тягомер маятникового типа, использующий для измерения малых тяг метод уравновешивания. Приведена оценка погрешности определения тяги, которая представлена как сумма погрешности чувствительности индикатора нуля, тарировки, погрешности измерения силы тока магнитной катушки, компенсирующей отклонение рычага тягомера под действием силы тяги двигателя. Сделан вывод о значении погрешности тягомера двигателей малых тяг.

Рассмотрены теоретические аспекты спектроскопических исследований плазменного факела СПД. Показано, что скорости направленного движения возбужденных частиц и каскадные радиационные переходы существенно влияют на распределение интенсивностей спектральных линий вдоль оси факела. Установлено, что для осуществления количественного спектрального анализа необходимо контролировать всю область факела, начиная от среза двигателя.

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

Індекс рубрикатора НБУВ: О651.2-04

Рубрики:

Електричні ракетні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

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.

Изложены основные особенности разработки безэлектродных электрореактивных двигателей, представлены результаты испытаний инженерной модели двигателя, а именно результаты измерений теплового состояния модели, параметров струи и тяги. Показано, что параметры струи (ионный ток и средняя энергия ионов) зависят от давления в вакуумной камере, а эффективность работы двигателя определяется величиной потерь ВЧ мощности и конфигурацией внешнего магнитного поля. Представлен анализ полученных результатов, выводы и дальнейшие планы работы по освещенной тематике.

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.

В приближении однокомпонентной магнитной гидродинамики представлена математическая модель процессов в индукционных высокочастотных источниках плазмы и электронов. Уравнения записаны в двумерной форме в представлении об аксиальной симметрии задачи. Перенос импульса описан уравнением вязкости, в котором учтены влияния магнитного поля на диссипативные процессы в разреженной среде. Приведены предварительные оценки глубины магнитного скин-слоя и токового слоя. Сформулированы граничные условия, описывающие потоки частиц, импульса и энергии на поверхности устройства.

Представлены результаты численного расчета магнитной системы двигателя с анодным слоем мощностью до 100 Вт с учетом тепловыделений при его работе. Дано описание численной модели для расчета теплового состояния двигателя и приведены результаты расчета. На базе полученных профилей распределения температур в зависимости от количества подводимой тепловой мощности проведен расчет магнитной системы двигателя. Определен диапазон мощностей, при котором не происходит существенного размагничивания элементов магнитной системы и нарушения профиля магнитного поля в канале двигателя. Численные расчеты проводились в программном пакете ANSYS.

Індекс рубрикатора НБУВ: О651.22-01

Рубрики:

Плазмові ракетні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Изложены основные преимущества, особенности конструкции и результаты испытаний действующей модели перспективного безэлектродного двигателя с ВЧ ионизацией РТ малой мощности. Рассмотрены с физической точки зрения конструкционные аспекты корпуса и магнитной системы прототипа. Приведены особенности испытаний, результаты измерений ионного тока струи двигателя при помощи плоского одиночного зонда и измерений тяги на маятниковом тягомере. Показано, что полученная эффективность действующей модели составила 13 % при 8 Вт ВЧ мощности. Изложены анализ полученных результатов, пути дальнейшего повышения эффективности и перспективы разработки двигателя данного типа.

Представлены результаты исследования распределения однозарядных ионов ксенона по скоростям с помощью метода лазерно-индуцированной флуоресценции. Объяснен принцип лазерно-индуцированной флуоресценции и основанный на нем метод определения скоростей частиц. Приведено описание используемого стенда и устройств для ЛИФ-велосиметрии. Область исследования расположена за срезом двигателя; измерение скоростей осуществлено вдоль центральной линии разрядного канала двигателя. Получены функции распределения ионов по скоростям в разных сечениях за срезом двигателя. Определена граница окончания зоны ускорения ионов - 6 - 7 мм за срезом двигателя.