Тепловизионные измерения температур ускоряющего электрода высокочастотного ионного двигателя

Авторы

Абгарян В. К.^*, Абгарян М. В.^**, Могулкин А. И.^***, Семенов А. А.^****

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

*e-mail: vka.mai@mail.ru
**e-mail: abgmvk@gmail.com
***e-mail: riame@sokol.ru
****e-mail: heat204@mail.ru

Аннотация

Обсуждаются методики измерений температур в высокочастотных ионных двигателях как контактными, так и бесконтактными методами. Предложена методика измерения температур ускоряющего электрода ионно-оптической системы двигателя с помощью тепловизора с применением метода черной метки.

Ключевые слова:

высокочастотный ионный двигатель, ионно-оптическая система, ускоряющий электрод, тепловизор, термограмма, метод черной метки

Библиографический список

1. Goebel D.M., Katz I. Fundamentals of electric propulsion: ion and Hall thrusters. – John Wiley & Sons, 2008. – Vol. 1, 526 p. DOI:10.1002/9780470436448
2. 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
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. Синицин А.П., Парахин Г.А., Румянцев А.В. Тепловой расчет катода с бариевым термоэмиттером // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 2. С. 71–80. DOI: 10.34759/vst-2020-2-71-80
5. 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
6. Казбанов А.А., Дронов П.А., Спивак О.О., Деркачев А.Б. Экспериментальные исследования составных частей высокочастотного ионного двигателя РД0310 // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 3. С. 49–56. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-3-49-56
7. Svotina V.V., Mogulkin A.I., Kupreeva A.Y. Ion Source — Thermal and Thermomechanical Simulation // Aerospace. 2021. Vol. 8. No. 7: 189. DOI: 10.3390/aerospace8070189
8. Федоров В.А., Обухов В.А., Могулкин А.И. Исследование температурного деформирования электродов ионно-оптической системы на основе континуальной термомеханической расчетной модели // Труды МАИ. 2014. № 77. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=52975
9. Van Noord J.L. NEXT Ion Thruster Thermal Model // 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (08–11 July 2007; Cincinnati, OH). DOI: 10.2514/6.2007-5218
10. Anderson J.R., Snyder J.S., Van Noord J.L., Soulas G.C. Thermal Development Test of the NEXT PM1 Ion Engine // 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (08–11 July 2007; Cincinnati, OH). DOI: 10.2514/6.2007-5217
11. Waldemar G., Lotz B., Meyer B.K. 3D Thermal Simulation of a µN-RIT // 33rd International Electric Propulsion Conference (06–10 October 2013; The George Washington University, Washington, D.C., USA). IEPC-2013-298.
12. Dobkevicius M., Feili D. A coupled performance and thermal model for radio-frequency gridded ion thrusters // The European Physical Journal D. 2016. Vol. 70. No. 11: 227. DOI: 10.1140/epjd/e2016-70273-7
13. McGee T.D. Principles and Methods of Temperature Measurement. – John Wiley & Sons, Inc., New York, 1988. – 608 p.
14. Domonkos M.T., Gallimore A.D., Patterson M.J. Thermographic investigation of 3.2 mm diameter orificed hollow cathodes // 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (13–15 July 1998; Cleveland, OH). AIAA Paper No. 98-3793.
15. Прошкин С.С. К вопросу о точности измерения температуры с помощью тепловизора // Вестник МАИ. 2014. №1. С. 51–54.
16. Никитин С.А., Степаненко П.В. Метод определения степени черноты термостойких покрытий // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 5. С. 58–61.
17. Bundesmann C., Tartz M., Scholze F. et al. In-situ temperature, grid curvature, erosion, beam and plasma characterization of a gridded ion thruster RIT-22 // 31st International Electric Propulsion Conference (20–24 September 2009; University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA). IEPC-2009-160, pp. 20–24.
18. Bundesmann C., Tartz M., Scholze F. et al. In Situ Thermal Characterization of the Accelerator Grid of an Ion Thruster // Journal of Propulsion and Power. 2011. Vol. 27. No. 3, pp. 532–537. DOI: 10.2514/1.50049
19. Bundesmann C., Eichhorn C., Scholze F. et al. Electric Propulsion Thruster Diagnostic Activities at IOM // 34th International Electric Propulsion Conference (2015; Hyogo-Kobe). Paper IEPC-2015-392.
20. Bundesmann C., Tartz M., Scholze F. et al. Note: An advanced in situ diagnostic system for characterization of electric propulsion thrusters and ion beam sources // Review of Scientific Instruments. 2010. Vol. 81. No. 4: 046106. DOI: 10.1063/1.3386585
21. Круглов К.И. Моделирование теплофизических процессов в высокочастотном ионном двигателе: Дисс. ... канд. техн. наук. – М., 2017. – 143 с.
22. Abgaryan V., Balashov V., Kupreeva A., Nigmatzyanov V. Verification of numerical model of temperature calculations in radio-frequency ion thrusters // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 927. XIII International Conference on Applied Mathematics and Mechanics in the Aerospace Industry (06–13 September 2020; Alushta, Russia). No. 1: 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/927/1/012010