Схема высокочастотного ионного двигателя с уменьшенной кривизной разрядной камеры

Авиационная и ракетно-космическая техника

2022. Т. 29. № 3. С. 158-168.

DOI: 10.34759/vst-2022-3-158-168

Авторы

Абгарян В. К.*, Купреева А. Ю.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: vka.mai@mail.ru
**e-mail: kupreeva.mai@gmail.com

Аннотация

Приводится краткий обзор конструкций разрядных камер ионных двигателей. Обсуждается вопросы оптимизации схемы конструкции высокочастотных (ВЧ) ионных двигателей. С целью снижения потерь вводимой в разряд плазмы ВЧ-мощности на стенках двигателя предлагается схема конструкции с разрядной камерой эллипсоидального вида с выпуклыми электродами ионно-оптической системы.

Ключевые слова:

электроракетные двигатели, ионные двигатели, высокочастотные ионные двигатели, разрядная камера, электроды ионно-оптической системы, высокочастотный индуктор, низкотемпературная плазма

Библиографический список

  1. Goebel D.M., Katz I. Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters. – New York: John Wiley & Sons, 2008. – 526 p.

  2. Гришин С.Д., Лесков Л.В. Электрические ракетные двигатели. – М.: Машиностроение, 1989. – 216 с.

  3. Попов Г.А. Электрические ракетные двигатели (ЭРД): Разработки ЭРД в России. Роль Московского авиационного института // Вестник Московского авиационного института. 2005. Т. 12. № 2. С. 112-122.

  4. Браун Я. Физика и технология ионных пучков / Пер. с англ. под ред. д.ф.-м.н. Е.С. Машковой.– М.: Мир, 1998. – 496 с.

  5. Обухов В.А., Покрышкин А.И., Попов Г.А., Яшина Н.В. Использование маршевой электроракетной двигательной установки для управления ориентацией КА // Вестник Московского авиационного института. 2009. Т. 16. № 3. С. 30-40.

  6. HAYABUSA. Jet Propulsion Laboratory NASA, 2003. URL: https://www.jpl.nasa.gov/missions/hayabusa

  7. DEEP SPACE 1. Jet Propulsion Laboratory NASA, 1998. URL: https://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-1-ds1

  8. Каплин М. А., Митрофанова О. А., Берникова М. Ю. Разработка плазменных двигателей сверхмалой мощности серии ПлаС // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 1. С. 74-85. DOI: 10.34759/vst-2021-1-74-85

  9. Ткачук А.В., Козубский К.Н., Румянцев А.В. Двигательная установка с плазменными двигателями для космических микроаппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 2. С. 49-54.

  10. Морозов А.И. Физические основы космических электрореактивных двигателей. Т.1. Элементы динамики потоков в ЭРД. – М.: Атомиздат, 1978. – 328 с.

  11. Kaufman H.R., Robinson R.S. End-Hall ion source. Patent US 4862032 A, 1986

  12. Горшков О.А., Муравлев В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов. – М.: Машиностроение, 2008. – 280 с.

  13. Dobkevicius M., Feili D. A coupled performance and thermal model for radio-frequency gridded ion thrusters // European Physical Journal D. 2016. Vol. 70. No. 11, pp. 227-240. DOI: 10.1140/epjd/e2016-70273-7

  14. Van Noord J.L. Next Ion Thruster Thermal Model // 43rd Joint Propulsion Conference and Exhibit cosponsored by the AIAA, ASME, SAE, and ASEE (08–11 July 2007; Cincinnati, Ohio). NASA/TM–2010-216919. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20110000534/downloads/20110000534.pdf

  15. Васин А И., Коротеев А.С., Ловцов А.С. и др. Обзор работ по электроракетным двигателям в Государственном научном центре ФГУП «Центр Келдыша» // Труды МАИ. 2012. № 60. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35335

  16. Leiter H.J., Kuhmann J., Kukies R. et al. Results from the RIT-22 Technology Maturity Demonstration Activity // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (28-30 July 2014; Cleveland, OH). DOI: 10.2514/6.2014-3421

  17. Konstantinov M.S., Petukhov V.G., Löb H.W. Application of RIT-22 thruster for Interhelioprobe mission // Труды МАИ. 2012. № 60. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35420

  18. Porst J.-P., Altmann C., Arnold C. et al. The RIT 2X propulsion system: current development status // 35th International Electric Propulsion Conference (08–12 October 2017; Georgia Institute of Technology – Atlanta, Georgia, USA). IEPC-2017-505. URL: http://electricrocket.org/IEPC/IEPC_2017_505.pdf

  19. Löb H.W. Ein elektrostatisches Raketentriebwerk mit Hochfrequenzionenquelle // Astronautica Acta. 1962. Vol. 8. No. 1, pp. 49–53.

  20. Holste K., Dietz P., Scharmann S. et al. Ion thrusters for electric propulsion: Scientific issues developing a niche technology into a game changer // Review of Scientific Instruments. 2020. Vol. 91. No. 6: 061101. DOI: 10.1063/5.0010134

  21. Нигматзянов В.В. Выбор параметров разрядной камеры высокочастотного ионного двигателя: Дисс. ... канд. техн. наук. – М.: МАИ, 2017. – 142 с.

  22. Кожевников В.В. Исследование локальных параметров плазмы в разрядной камере высокочастотного ионного двигателя малой мощности: Дисс. ... канд. техн. наук. – М.: МАИ, 2017. – 139 с.

  23. Kanev S., Melnikov A., Nazarenko I., Khartov S. Mathematical model of radio-frequency ion thruster with an additional magnetostatic field // 18th International Conference «Aviation and Cosmonautics» (18-22 November 2019; Moscow, Russia). Vol. 868: 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/868/1/012010

  24. Абгарян В.К., Мельников А.В. Могулкин А.И., и др. Совместная оптимизация геометрий газоразрядной камеры и электродов ионно-оптической системы высокочастотного ионного двигателя // XXII Международная конференция по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (04-13 сентября 2021; Алушта, Крым): сборник докладов. М.: Изд-во МАИ, 2021. С. 591-593.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024