Разработка и исследование характеристик инженерной модели двигателя СПД-70М, работающего на ксеноне и криптоне

Авиационная и ракетно-космическая техника

2023. Т. 30. № 2. С. 106-115.

DOI: 10.34759/vst-2023-2-106-115

Авторы

Гниздор Р. Ю.1, Пятых И. Н.1*, Каплин М. А.1**, Румянцев А. В.2***

1. Опытное конструкторское бюро «Факел», ОКБ «Факел», Московский проспект, 181, Калининград, 236001, Россия
2. Балтийский федеральный университет им. И. Канта, БФУ им. И. Канта, 14, Калининград, 236041, Россия

*e-mail: phantom4400@yandex.ru
**e-mail: info@fakel-russia.com
***e-mail: albert37@list.ru

Аннотация

В рамках работ по модернизации двигателя СПД-70 проведены исследования характеристик инженерной модели ЕМ1 двигателя СПД-70М при работе на ксеноне и криптоне, в ходе которых определены поля рабочих параметров двигателя. В статье представлены результаты прямых и укороченных ресурсных испытаний при моделировании различных ресурсных наработок, а также испытаний по определению параметров плазменного потока рассматриваемого двигателя с различными конфигурациями выходной части разрядной камеры. Приведена оценка стабильности параметров конструкции инженерной модели ЕМ1 двигателя СПД-70M в процессе длительной работы, и дается прогноз ресурсных характеристик модели.

Ключевые слова:

стационарный плазменный двигатель, СПД-70М, ксенон, криптон, укороченные ресурсные испытания

Библиографический список

  1. Lev D., Myers R.M., Lemmer K.M. et al. The Technological and Commercial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 Years // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA). IEPC-2017-242.
  2. Семененко Д.А., Саевец П.А., Комаров А.А., Румянцев А.В. Анализ интегральных характеристик стационарного плазменного двигателя // Вестник Московского авиационного института. Т. 27. № 4. С. 173–180. DOI: 10.34759/vst-2020-4-173-180
  3. Gnizdor R., Markov A., Mitrofanova O., Semenenko D. The research of the modified SPT-70 thruster parameters and characteristics // 36th International Electric Propulsion Conference (15-20 September 2019; University of Vienna, Vienna, Austria). IEPC-2019-336.
  4. Saevets P., Semenenko D., Albertoni R., Scremin G. Development of a Long-Life Low-Power Hall Thruster // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA). IEPC-2017-38.
  5. Williams G., Gilland J.H., Peterson P.Y. et al. Wear Testing of the HERMeS Thruster // 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (25-27 July 2016; Salt Lake City).
  6. Hofer R., Polk J., Mikellides I. et al. Development Status of the 12.5 kW Hall Effect Rocket with Magnetic Shielding (HERMeS) // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA). IEPC-2017-231.
  7. Polk J., Lobbiay R., Barriaultz A. et al. Inner Front Pole Cover Erosion in the 12.5 kW HERMeS Hall Thruster Over a Range of Operating Conditions // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA). IEPC-2017-409.
  8. Gnizdor R., Komarov A., Pridannikov S., Savchenko K. Investigation of the thrust vector angle stability of the stationary plasma thrusters // 35th International Electric Propulsion Conference (8-12 October 2017; Georgia Institute of Technology, Atlanta, USA). IEPC-2017-41.
  9. Arkhipov B.A., Bober A.S., Gnizdor R.Y. et al. The results of 7000-hour SPT-100 life testing // 24th International Electric Propulsion Conference (1995; Moscow, Russia). IEPC-95-39.
  10. Латышев Л.А., Соколоверов А.П., Хартов С.А., Чуян Р.К. Поэтапная методика испытаний ускорителей с замкнутым дрейфом электронов // Ракетно-космическая техника. Ракетные двигатели и энергетические установки: Сборник. М.: НИИТП, 1991. С. 71—
  11. Pagnon D., Pellerin S., Lasgorceix P., Legentil C. Measurement and modelling of the inside channel deposition of the sputtered ceramics on HET PPSX000-ML. A tool to predict the erosion along the thruster lifetime // 30th International Electric Propulsion Conference (17-20 September 2007; Florence, Italy). IEPC-2007-166.
  12. Lovstov A.S., Shagayda A.A., Gorshkov O.A. Semi-empirical method of Hall thruster lifetime prediction // 42th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit (9-12 July 2006; Sacramento, California, USA). AIAA-2006-4661.
  13. Kim V., Abgaryan V., Kozlov V. et al. Development of the Accelerated Test Procedure for the SPT Discharge Chamber Wall Wearing During Long Thruster Operation // 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 2003. AIAA-2003-5003.
  14. Хартов С.А. Расчет элементов двигательной установки со стационарным плазменным двигателем: Учебн. пособие. — М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2009. — 84 с.
  15. Mitrofanova O., Saevets P., Gnizdor R. et al. Developed and perspective stationary plasma thrusters by EDB Fakel // 6th Space Propulsion Conference (14-18 May 2018; Seville, Spain). SP2018_448.
  16. Herman D.A., Soulas G.C., Patterson M.J. NEXT Long-Duration Test Neutralizer Performance and Erosion Characteristics // 31st International Electric Propulsion Conference (20-24 September 2009; Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-154.
  17. Allison D., Baldwin J., Scharfe M. Development of BEPPA: An Object-Oriented Parallel Code for Full 3-D Spacecraft Plume Analysis and Satellite Design // 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (21-23 July 2008). AIAA-2008-4999.
  18. Corey R.L., Pidgeon D.J. Electric Propulsion at Space Systems/Loral // 31st International Electric Propulsion Conference (20-24 September 2009; Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-270.
  19. Demaire A., Andersson B., Stanojev J., Rathsman P. New Electric Propulsion missions at SSC: The use of SMART-1 heritage and new lessons learnt // 31st International Electric Propulsion Conference (20-24 September 2009; Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-053.
  20. Mota S., Resendes D.P., Cupido L. Plasma Reflectometry Applied to Plume Density Measurements of Electric Propulsion Thrusters // 31st International Electric Propulsion Conference (20-24 September 2009; Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-041.
  21. Herman D.A., Soulas G.C., Patterson M.J. NEXT Long-Duration Test Plume and Wear Characteristics after 16,550 h of Operation and 337 kg of Xenon Processed // 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (21-23 July 2008). AIAA-2008-4919.
  22. Митрофанова О.А. Влияние величины и топологии магнитного поля на интегральные характеристики стационарных плазменных двигателей: Дисс. ... канд. техн. наук. — Калининград, 2015. — 147 с.
  23. Ким В.П., Гниздор Р.Ю., Грдличко Д.П. и др. Основные положения, используемые для управления слоем ионизации и ускорения в разряде стационарного плазменного двигателя // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2018. № 12. С. 101–112. DOI: 10.1134/S0207352818120107
  24. Белан Н.В., Ким В.П., Оранский А.И., Тихонов В.Б. Стационарные плазменные двигатели: Учеб. пособие. — Харьков: ХАИ, 1989. — 315 с.
  25. Архипов А.С., Бишаев А.М. Численное моделирование в трехмерной постановке струи плазмы, выходящей в окружающее пространство из стационарного плазменного двигателя // Журнал вычислительной математики и математической физики. Т. 47. № 3. С. 491–506.
  26. Arkhipov A.S., Bishaev A.M., Kim V.P. Simulation of rarefied plasma dynamics in the plume of the stationary plasma thruster // 2nd European Conference for Aerospace Sciences (1-7 July 2007; Brussels, Belgium).
  27. Архипов А.С., Ким В.П., Сидоренко Е.К. Анализ баланса энергии в разряде стационарного плазменного двигателя по результатам измерений его интегральных параметров и характеристик струи // Вестник Московского авиационного института. Т. 17. № 5. С. 121–129.
  28. Nakles M.R., Barry R.R., Larson C.W., Hargus W.A. A Plume Comparison of Xenon and Krypton Propellant on a 600 W Hall Thruster // 31st International Electric Propulsion Conference (20-24 September 2009; Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-115.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024