![](/bitrix/templates/vestnikmai/images/en.jpg)
Авиационная и ракетно-космическая техника
Авторы
1*, 2**1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Кафедра 208 «Электроракетные двигатели, энергетические и энергофизические установки»,
*e-mail: valiullinvv@mai.ru
**e-mail: nadiradze@mai.ru
Аннотация
Построена расчетная модель для оценки плавающего потенциала открытых металлических поверхностей высоковольтных солнечных батарей (БС) в плазме электроракетного двигателя (ЭРД). Представлены результаты расчета плавающего потенциала БС в зависимости от площади открытых электродов и угла поворота панели БС. Показано, что токи утечки на положительно заряженных электродах могут нагревать их до высоких температур и инициировать вторичные дуговые разряды (ВДР). Проведены оценки разрушающего воздействия ВДР на положительно заряженные электроды. Отмечается возможность возникновения дуговых разрядов на отрицательно заряженных электродах и каркасе. Выявлена необходимость оценки токов утечки, плавающего потенциала и вероятности возникновения дуговых разрядов при проектировании энергоустановок космических аппаратов на базе высоковольтных солнечных батарей.
Ключевые слова:
космический аппарат, электроракетные двигатели, высоковольтные солнечные батареи, вторичный дуговой разрядБиблиографический список
-
Осипов А.В., Шиняков Ю.А., Черная М.М. Высоковольтная система электропитания космического аппарата с индуктивно-емкостным преобразователем. Патент RU 2634612 C2. Бюл. № 31, 02.11.2017.
-
Шиняков Ю.А., Осипов А.В., Черная М.М. Высоковольтная система электропитания космического аппарата. Патент RU 2634513 C2. Бюл. № 31, 02.11.2017.
-
Goebel D.M., Filimonova O.S. High Voltage Solar Array Development for Space and Thruster-Plume Plasma Environments // IEEE Transactions on Plasma Science. 2022. Vol. 50. No. 3, pp. 721-730. DOI: 10.1109/TPS.2022.3147424
-
Акишин А.И. Снижение мощности солнечных батарей искусственных спутников Земли под воздействием электрических разрядов // Перспективные материалы. 2008. № 4. С. 21–28.
-
Акишин А.И. Электроразрядные сбои в космических аппаратах в зоне космических излучений // Перспективные материалы. 2010. № 2. С. 27–32.
-
Ferguson D.C., Hillard G.B, Vayner B.V. et al. High Voltage Space Solar Arrays // 53rd International Astronautical Congress. The World Space Congress – 2002. IAC-02- IAA.6.3.03.
-
Vayner B.V., Galofaro J.T., Ferguson D.C. Experimental Study of Arcing on High-voltage Solar Arrays // 18th Space Photovoltaic Research and Technology Conference (Cleveland. Ohio. 2005).
-
Khayms V., Logan-Garbisch A., Kannenberg K. Measurements and modeling of a solar array floating potential and leakage current in a Hall thruster plume environment // 41st AIAA/ ASME/ASE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2005. DOI: 10.2514/6.2005-3862
-
Carruth M.R., Vaughn J.A., Bechtel R.T., Gray P.A. Electrical Breakdown of Space Station Freedom Surfaces // 30th Aerospace Science Meeting and Exhibit (Reno. NV. 1992). AIAA 92-0820.
-
Théroude C., Satellites A., Ardura C., Gengembre E. Self-consistent Simulations of Interactions between Spacecraft and Plumes of Electric Thrusters // 33rd International Electric Propulsion Conference (The George Washington University, Washington D.C. USA. 2013). IEPC-2013-73.
-
Spacecraft Plasma Interaction Software: SPIS, Spacecraft Plasma Interaction System – SPIN 2023. URL: https://www.spis.org/software/spis/
-
Cho M., Hastings D.E. Dielectric Charging Process and Arcing Rates of High Voltage Solar Arrays // Journal Spacecraft and Rockets. 1991. Vol. 28. No. 6, pp. 698-706.
-
Goebel D.M., Katz I. Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters. – John Wiley & Sons, Inc., 2008. – 514 p. DOI: 10.1002/9780470436448
-
Tverdokhlebova E.M., Borisov B.G., Korsun A.G. et al. Simulation of near-electrode processes of a electric discharge in the ISS environment // 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (09-12 January 2006; Reno. Nevada). DOI: 10.2514/6.2006-872
-
Tverdokhlebova E.M., Korsun A.G., Garkusha V.I. et al. Inf luence of Space Propulsions and Plasma Sources on Electric-Discharge Phenomena on the ISS // 4th International Spacecraft Propulsion Conference (Chia Laguna (Cagliari). Sardinia. Italy. 2004). ESA SP-555.
-
Gabdullin F.F., Korsun A.G., Lavrenko E.G. et al. The Plasma Plume of the ISS Plasma Contactor Unit under the Effect of the Geomagnetic Field // 30th International Electric Propulsion Conference (Florence. Italy. 2007).
-
Gabdullin F.F., Korsun A.G., Tverdokhlebova E.M. The Plasma Plume Emitted Onboard the International Space Station Under the Effect of the Geomagnetic Field // IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. Vol. 36. No. 5, pp. 2207–2213. DOI: 10.1109/TPS.2008.2004236
-
Del Amo J.G. Numerical Simulation of the Interactions Between Solar Arrays and the Surrounding Plasma Environment DRAFT // 29th International Electric Propulsion Conference (Princeton University. USA. 2005).
-
Shan K., Chu Yu., Li Q. et al. Numerical Simulation of Interaction between Hall Thruster CEX Ions and SMART-1 Spacecraft // Mathematical Problems in Engineering. 2015. Vol. 3, pp. 1-8. DOI: 10.1155/2015/418493
-
Горшков О.А., Муравлев В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов. – М.: Машиностроение, 2008. – 280 с.
-
Галкин В.В. Солнечные и аккумуляторные батареи ОАО «Сатурн» на космических аппаратах с электронными двигателями // Труды МАИ. 2012. № 60. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35383
-
Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. – М.: Атомиздат, 1969. – 291 с.
-
Хаддлстоун Р.Х. Леонард С.Л. (ред.) Диагностика плазмы / Пер. с англ. Е.И. Доброхотова, Н.Г. Ковальского, В.С. Муховатова; Под ред. С.Ю. Лукьянова. – М.: Мир, 1967. – 515 с.
-
Korsun A.G., Tverdokhlebova E.M., Gabdullin F.F., Brosse S. The Electric Currents and Potentials Generated by Plasma Plume over SC Structure Elements // 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2004. DOI:10.2514/6.2004-985
-
Семененко Д.А., Саевец П.А., Комаров А.А., Румянцев А.В. Анализ интегральных характеристик стационарного плазменного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 4. С. 173–180. DOI: 10.34759/vst-2020-4-173-180
-
Надирадзе А.Б., Хартов С.А., Шапошников В.В. Исследования особенностей процесса ионной эрозии в стационарном плазменном двигателе // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 3. С. 25–33.
-
Надирадзе А.Б., Фролова Ю.Л., Зуев Ю.В. Калибровка конической модели струи стационарного плазменного двигателя по интегральным параметрам двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 144–155. DOI: 10.34759/vst-2019-4-144-155
-
Надирадзе А.Б., Фролова Ю.Л. Механизмы образования ионов промежуточных энергий в струях стационарных плазменных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 3. С. 186–197. DOI: 10.34759/vst-2020-3-186-197
-
Архипов А.С., Сидоренко Е.К. Анализ баланса энергии в разряде стационарного плазменного двигателя по результатам измерений его интегральных параметров и характеристик струи // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 5. С. 121–129.
-
Захаренков Л.Э., Семенкин А.В., Солодухин А.Е. Экспериментальное исследование многодвигательной системы на базе нескольких одновременно работающих электро ракетных двигателей с анодным слоем // Космическая техника и технологии. 2016. № 1(12). С. 39–56.
-
Жасан В. С., Ким В. П., Меркурьев Д. В. и др. Исследование интегральных характеристик и характеристик струи СПД малой мощности при работе на ксеноне, криптоне и их смесях // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2016. № 2. С. 66–79.
-
Absalamov S.K., Andreev V.B., Colbert T. et al. Measurement of plasma parameters in the stationary plasma thruster (SPT-100) plume and its effects on spacecraft components // 28th Joint Propulsion Conference and Exhibit (0 6-08 July 1992; Nashville, TN, USA). DOI: 10.2514/6.1992-3156
-
Лафферти Дж. (ред.) Вакуумные дуги / Пер. с англ. А.В. Елецкого, Е.З. Меплихова, А.А. Радцига; Под ред. В.И. Раховского. – М.: Мир, 1982. – 428 с.
-
Месяц Г.А. Эктон – лавина электронов из металла // Успехи физических наук. 1995. Т. 165. № 6. С. 601–626. DOI: 10.3367/UFNr.0165.199506a.0601
mai.ru — информационный портал Московского авиационного института © МАИ, 1994-2024 |