Исследование влияния условий наземных испытаний стационарных плазменных двигателей на их параметры и характеристики колебаний в разрядной цепи

Авиационная и ракетно-космическая техника

2022. Т. 29. № 2. С. 118-134.

DOI: 10.34759/vst-2022-2-118-134

Авторы

Баранов С. В.1*, Ермошкин Ю. М.2**, Ким В. П.1**, Меркурьев Д. В.1**, Свотина В. В.1***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. Информационные спутниковые системы, ИСС, ул. Ленина, 62, Железногорск, Красноярский край, 862972, Россия

*e-mail: sergy@strizhi.ru
**e-mail: riame4@sokol.ru
***e-mail: riame@sokol.ru

Аннотация

Приводятся результаты предварительного исследования влияния условий в вакуумных камерах при испытаниях стационарного плазменного двигателя (СПД) на параметры двигателя и характеристики колебаний в его разрядной цепи. В частности, исследована динамика изменения основных параметров модели двигателя типа СПД-100 в течение ~260 часов в двух разных отсеках вакуумной камеры с разной историей предшествующих испытаний в них двигателей и разными давлениями в них при работе двигателя. Показано, что изменение состава окружающей двигатель газовой среды при его работе вследствие выделения со стенок вакуумной камеры кислорода или паров воды, адсорбированных или абсорбированных на стенках вакуумной камеры при длительном их контакте с атмосферой, а также вследствие их попадания в камеру через негерметичности соединений или магистралей подачи рабочего газа в двигатель могут быть причинами заметных отличий в получаемых выходных параметрах двигателя и возникновения неустойчивых режимов работы катода и двигателя.

Ключевые слова:

стационарный плазменный двигатель, выходные параметры, разрядный ток, характеристики колебаний, наземные испытания, вакуумная камера, ионная бомбардировка, очистка стенок камеры, влияние газовыделения

Библиографический список

  1. Арцимович Л.А., Андронов И.М., Есипчук Ю.В. и др. Разработка стационарного плазменного двигателя (СПД) и его испытания на борту ИСЗ «Метеор» // Космические исследования. 1974. Т. 12. № 3. С. 451-468.
  2. Козубский К.Н., Мурашко В.М., Рылов Ю.П. и др. СПД работают в космосе // Физика плазмы. 2003. Т. 29. № 3. С. 277-292.
  3. Горшков О.А., Муравлев В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов: Монография / Под редакцией А.С. Коротеева. — М.: Машиностроение, 2008. — 279 с.
  4. Lev D., Myers R., Lemmer K. et al. The Technological and Commercuial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 years // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, USA). Paper IEPC-2017-242.
  5. Estublier D., Koppel C. The SMART-1 Hall Effect Thruster Around the Moon: In Flight Experience // 29th International Electric Propulsion Conference (31 October — 04 November 2005; Princeton, New Jersey). Paper IEPC-2005-119.
  6. Snyder J.S., Goebel D.M., Chaplin V.H. et al. Electric Propulsion for the Psyche Mission // 36th International Electric Propulsion Conference (15-20 September 2019; University of Vienna, Vienna, Austria). Paper IEPC-2019-244.
  7. Randolph T., Kim , Kaufman H. et al. Facility effects on stationary plasma thruster testing // 23rd International Electric Propulsion Conference, Seattle, 1993, pp. 844-854. IEPC-93-93.
  8. Ермошкин Ю.М., Внуков А.А., Волков Д.В. и др. Применение двигательной подсистемы на базе плазменного двигателя СПД-100В для довыведения и коррекции орбиты космических аппаратов «Экспресс-80» и «Экспресс-103» // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22. № 3. С. 480–493. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-3-480-493
  9. Fischer G., Colbert T., Day M. et al. Design of a high efficiency power processor for the russian stationary plasma thruster (SPT) // 23rd International Electric Propulsion Conference (September 1993; Seattle, Washington, USA). Paper IEPC-93-043, pp. 396-404.
  10. Kim V., Kozlov V., Popov G., Skrylnikov A., Umnitsyn L. Plasma Parameter Distribution Determination in SPT-70 Plume // 28th International Electric Propulsion Conference (17-21 March 2003; Toulouse, France). Paper IEPC-2003-107.
  11. Snyder J.S., Lenguito G., Frieman J.D. et al. The Effects of Background Pressure on SPT-140 Thruster Performance at Multiple Power Levels // 53rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (9-11 July 2018; Cincinnati, OH). AIAA 2018-4421.
  12. Manzella D.H., Sankovic J.M. Hall thruster Ion beam Characterization // 31st Joint Propulsion Conference and Exhibit (10-12 July 1995; San Diego, CA, USA). Paper AIAA-95-2927. DOI: 2514/6.1995-2927
  13. Arhipov B.A., Bober A.S., Gnizdor R.Y. et al. The results of 7000-hour SPT-100 life testing // 24th International Electric Propulsion Conference (19–23 September 1995; Moscow, Russia). Paper IEPC-1995-039.
  14. Ким В.П., Меркурьев Д.В., Сидоренко Е.К. Исследование параметров плазмы и радиальных потоков ионов вблизи выходной плоскости стационарного плазменного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 1. С. 95-103.
  15. Морозов А.И., Меликов И.В. О подобии процессов в плазменных ускорителях с замкнутым дрейфом электронов (УЗДП) при наличии ионизации // Журнал технической физики. 1974. Т. 44. С. 544-549.
  16. Garner C.E., Polk J.E., Pless L.C. et al. Performance Evaluation and Life Testing of the SPT-100 // 23rd International Electric Propulsion Conference (September 1993; Seattle, Washington, USA). Paper IEPC-93-091.
  17. Kim , Abgaryan V., Dumazert P. et al. Development of Software for Numerical Simulation of the SPT Discharge Chamber Wall Erosion by the Accelerated Ions // 4th International Spacecraft Propulsion Conference (2-4 June 2004, Cagliari, Sardinia, Italy).
  18. Grys K., Welander B., Dimicco J. et al. 4,5 kW Hall Thruster System Oualification Status // 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (10-13 July 2005; Tucson, Arizona). Paper AIAA-2005-3682. DOI: 2514/6.2005-3682
  19. Mitrofanova O.A., Gnizdor R.Yu. Influence of SPT magnetic field on life time characteristics of the thruster // 33rd International Electric Propulsion Conference (6-10 October 2013; George Washington University, Washington, D.C., USA). IEPC-2013-51
  20. Приданников С.Ю. Исследование характеристик стационарных плазменных двигателей при длительной работе: Дисс. ... канд. техн. наук. — Калининград: БГУ, 2003. — 205 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2023