Исследование параметров плазмы и радиальных потоков ионов вблизи выходной плоскости стационарного плазменного двигателя

Авторы

Ким В. П.^*, Меркурьев Д. В.^*, Сидоренко Е. К.^*

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

*e-mail: riame4@sokol.ru

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования потенциала плазмы, температуры электронов, плотности радиальных потоков ионов и энергии ионов в окрестности выходной плоскости модели стационарного плазменного двигателя (СПД). Эта модель с наружным диаметром ускорительного канала 85 мм работала с разрядными напряжениями (300-800) В и расходе ксенона через ускорительный канал 2,1 мг/с и 2,5 мг/с. Измерения параметров плазмы были проведены с помощью плоских электростатических зондов, расположенных в окрестности выходной плоскости двигателя вдоль различных радиальных направлений на одинаковом расстоянии от оси двигателя, соответствующем типичному месту расположения катода в СПД. Измерения энергии ионов проведены с помощью электростатического энергоанализатора, также расположенного в упомянутой окрестности выходной плоскости двигателя. Показано, что характер зависимости параметров плазмы в радиальных потоках от разрядного напряжения изменяется при увеличении расхода рабочего газа через ускорительный канал с 2,1 до 2,5 мг/с, а энергия ионов относительно слабо изменяется при изменении разрядного напряжения режима в диапазоне (300-800)В.

Ключевые слова:

стационарный плазменный двигатель, режимы работы, окрестность выходной плоскости двигателя, радиальные потоки ионов, параметры плазмы, энергия ионов

Библиографический список

1. Козубский К.Н., Мурашко В.М., Рылов Ю.П. , Трифонов Ю.В., Ходненко В.П., Ким В., Попов Г.А., Обухов В.А. СПД работают в космосе // Физика плазмы. 2003. Т.29. № 3. С.277-292.
   
2. Архипов А.С., Ким В.П., Сидоренко Е.К. Стационарные плазменные двигатели Морозова. М.: Изд-во МАИ, 2012.
   
3. Absalamov S.K., Andreev V.B., Colbert T. et al. Measurements of Plasma Parameters in the SPT-100 Plume and its Effect on Spacecraft Components paper AIAA 92-3156. 28th AIAA Joint Propulsion Conference. Nashhville. 1992.
   
4. Manzella D.H., Sankovic J.M. // Hall Thruster Ion Beam Characterization // 31st AIAA Joint Propulsion Conference. San Diego. 1995.
   
5. Kim V., Kozlov V., Popov G., Skrylnikov A.I., Umnitsyn L.N. Plasma Parameter Distribution Determination in SPT-70 Plume paper IEPC-2003-107. 28th International Electric Propulsion Conference. Toulouse. 2003.
   
6. Козлов О.В. Электростатический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969. 291с. 
7. Azziz Y. Experimental and Theoretical Characterization of a Hall Thruster Plume // Ph.D. Thesis. Massachusetts Institute of Technology. Cambridge. 2007. 230 p.p. 
8. Морозов А.И. Фокусировка холодных квазинейтральных пучков в электромагнитных полях // Доклады Академии наук СССР. 1965. Т.163. № 6. С.1363-1367.