Тепловой расчет стационарного плазменного двигателя СПД-50

Авторы

Чубов П. Н.^1*, Саевец П. 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: chubovpn@gmail.com
**e-mail: caevets@fakel-russia.com
***e-mail: albert37@list.ru

Аннотация

Построена тепловая модель (ТМ) стационарного плазменного двигателя СПД-50 с использованием пакета прикладных программ (ППП) «Thermica». Представлены результаты испытаний на тепловой баланс и тепловые циклы. Тепловая модель двигателя сопоставлена с результатами испытаний: отличие значений температур не превышает 6%. Приведены результаты разработки и использования тепловой модели СПД-50 малой мощности (до 300 Вт) для опробования методики расчета тепловыделения плазменной струи в разрядной камере двигателя и расчета температурного поля, определения внутренних и внешних кондуктивных и радиационных тепловых потоков, скоростей изменения температуры в стационарных и переходных режимах работы двигателя. По результатам расчетов выявлены критичные (по температуре) элементы конструкции анодного блока. Разработаны рекомендации по тепловой оптимизации двигателя, выбору конструкционных материалов и оптических покрытий. Представленная тепловая модель СПД-50 дает возможность использовать ее для разработки других вариантов теплового и монтажного интерфейсов при других разрядных и магнитных параметрах работы двигателя.

Ключевые слова

стационарный плазменный двигатель, тепловая модель, ППП «Thermica», тепловой расчет, тепловакуумные испытания

Библиографический список

1. Белан Н.В., Ким В.П., Оранский А.И., Тихонов В.Б. Стационарные плазменные двигатели. – Харьков: ХАИ, 1989. – 316 с.

2. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. – М.-Л.: Машгиз, 1962. – 456 с.

3. Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А., Данилов Ю.И. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике: Учебник для авиационных специальностей вузов. – М.: Машиностроение, 1975. – 624 с.

4. Лахтин Ю.М. Термическая обработка в машиностроении: Справочник. – М.: Машиностроение, 1980. – 783 с.

5. Гопанчук В.В., Никулин Н.М., Потапенко М.Ю. Исследование возможностей оптимизации магнитных систем электрореактивных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 1. С. 64-74.

6. Potapenko M.Yu., Gopanchuk V.V. Development and Research of the Plasma Thruster with a hollow magnet Anode PlaS-40 // 33rd International Electric Propulsion Conference (IEPC-2013-52). The George Washington University. Washington, D.C. USA. 6-10 October 2013, 10 p.

7. Thermica Version 4.6.0 User Manual, Ref: ASTRI.UM.757138.ASTR, 2013. – 198 p.

Скачать статью