Реактивный двигатель на основе эффекта холла

Изобретение относится к двигателям на эффекте Холла. Двигатель содержит резервуар (101) газа под высоким давлением, модуль (103) регулирования давления, устройство (105) управления расходом газа, канал ионизации, катод (40А, 40В), расположенный вблизи выпускного отверстия канала ионизации, анод, связанный с каналом ионизации, блок (110) электропитания, электрический фильтр (120) и катушки (31, 32) создания магнитного поля вокруг канала (21) ионизации. Также двигатель на эффекте Холла содержит дополнительный блок (125) электропитания, предназначенный для приложения пульсирующего напряжения между анодом (25) и катодом (40А, 40Е). При этом указанный дополнительный блок (125) электропитания поочередно создает первое напряжение разряда в течение первого промежутка времени величиной 5-15 мкс и второе напряжение разряда в течение второго промежутка времени величиной 5-15 мкс. Техническим результатом изобретения является повышение удельного импульса и увеличение срока службы при значительном снижении эрозии разрядного канала.7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к двигателю на эффекте Холла, называемому также стационарным плазменным двигателем.

Уровень техники

Говоря в общих чертах, двигатель на эффекте Холла содержит канал ионизации и разряда, связанный с анодом, и катод, расположенный вблизи выпускного отверстия этого канала. Канал ионизации и разряда выполнен из изоляционного материала, такого как керамика, и окружен магнитопроводом и электромагнитными катушками. В канал ионизации и разряда, а также в катод, впрыскивают инертный газ, например ксенон. Инертный газ ионизируется в канале ионизации и разряда в результате столкновения с электронами, испускаемыми катодом. Полученные ионы ускоряются и выбрасываются осевым электрическим полем, образованным между анодом и катодом. Магнитопровод и электромагнитные катушки создают внутри канала по существу радиальное магнитное поле.

Фиг.2 схематично в осевом сечении изображает иллюстративный пример двигателя на эффекте Холла с замкнутым дрейфом электронов.

На фиг.2 показаны кольцевой канал 21, ограниченный элементом 22 из изоляционного материала, такого как диэлектрическая керамика, магнитопровод 24, содержащий внешние и внутренние кольцевые полюсы 24а и 24b, магнитное ярмо 24d, расположенное на верхнем по потоку конце двигателя, и центральный сердечник 24с, соединяющий между собой кольцевые полюсы 24а, 24b и магнитное ярмо 24d. Катушки 31, 32 позволяют создать в кольцевом канале 21 магнитное поле. Полый катод подсоединен к устройству подачи ксенона для формирования облака плазмы перед расположенным внизу по потоку выпускным отверстием канала 21. Анод 25 установлен в кольцевом канале 21 и связан с кольцевым распределителем 27 ионизируемого газа (ксенона). Двигатель во всей совокупности своих элементов защищен корпусом 20.

На фиг.2 символами обозначены линии B магнитного поля, электрическое поле E, атомы а, ионы i и электроны е, создающиеся из впрыскиваемого ионизируемого газа.

В двигателе на эффекте Холла, таком как показан на фиг.2, атомы рабочего тела, например ксенона, ионизируются посредством разряда, ограниченного каналом 21. Возникающие ионы i ускоряются в электрическом поле E, создаваемом анодом 25, и выбрасываются через расположенное ниже по потоку выпускное отверстие 26 кольцевого канала 21, обеспечивая тем самым тягу.

Благодаря комбинации из по существу осевого электрического поля E и по существу радиального магнитного поля B внутри канала 21 возникает азимутальный электронный ток силой в несколько десятков ампер.

Примеры выполнения двигателя на эффекте Холла можно посмотреть в документах FR 2693770, FR 2743191, FR 2782884 и FR 2788084.

Между тем функционирование двигателей на эффекте Холла сопряжено с двумя следующими ограничительными факторами.

Первый заключается в ограниченном сроке службы, обусловленном эрозией керамики разрядного канала. Дело в том, что часть ионов, создаваемых двигателем, ускоряется в разрядном канале в направлении стенок двигателя. Эти ионы вследствие их энергии вызывают эрозию керамики разрядного канала и тем самым снижают срок службы двигателя.

Второй фактор состоит в уменьшении КПД двигателя и в его ускоренном старении при высоких удельных импульсах (Isp). Повышение удельного импульса стационарного плазменного двигателя происходит по существу благодаря увеличению напряжения Ud разряда. Это приводит к генерированию более горячей плазмы, которая интенсивно взаимодействует со стенками разрядного канала. При таких обстоятельствах энергия электронов значительно повышается, вплоть до уровней, несовместимых с керамикой канала двигателя. Более высокая скорость ионов также способствует интенсификации эрозии керамики двигателя.

По этим причинам до настоящего времени считалось необходимым использовать такие двигатели на эффекте Холла, которые характеризуются ограниченным удельным импульсом, составляющим в типовом случае порядка 1000-2500 секунд.

Для повышения срока службы двигателя на эффекте Холла было предложено выполнять разрядные каналы линейно перемещаемыми. Соответственно, если камера становится эродированной, керамику разрядного канала следует подвинуть вдоль оси двигателя. Однако это все же не позволяет решить проблемы, ограничивающие функционирование при высоком напряжении.

Из уровня техники также известны ионные двигатели с бомбардировкой, которые содержат сетки для ускорения ионов и могут функционировать с удельными импульсами выше 4000 секунд. Однако использование решеток связано с рядом недостатков.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных плазменных двигателей и, в частности, модификация двигателей на эффекте Холла или плазменного двигателя с замкнутым дрейфом электронов с целью улучшения их технических характеристик, а именно повышения удельного импульса и увеличения срока службы при значительном снижении эрозии разрядного канала.

Решение поставленных задач достигается за счет создания двигателя на эффекте Холла, содержащего по меньшей мере один резервуар газа под высоким давлением, модуль регулирования давления, устройство управления расходом газа, канал ионизации, по меньшей мере один катод, расположенный вблизи выпускного отверстия канала ионизации, анод, связанный с каналом ионизации, блок электропитания, электрический фильтр и катушки создания магнитного поля вокруг канала ионизации, причем данный двигатель характеризуется тем, что он также содержит дополнительный блок электропитания, предназначенный для приложения пульсирующего напряжения между анодом и указанным по меньшей мере одним катодом, при этом данный дополнительный блок электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда в течение первого промежутка (ttot-tj/A) времени величиной 5-15 мкс и второе напряжение (Udmax) разряда в течение второго промежутка (tj/A) времени величиной 5-15 мкс.

В предпочтительном случае указанный дополнительный блок электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда величиной 150-250 В и второе напряжение (Udmax) разряда величиной 300-1200 В.

Согласно предпочтительному варианту изобретения, указанный первый промежуток (ttot-tj/A) времени составляет 5-10 мкс, и указанный второй промежуток (tj/A) времени составляет 5-10 мкс.

В предпочтительном случае первое указанное первое напряжение (Udmin) разряда составляет 180-220 В, а указанное второе напряжение (Udmax) разряда составляет 400-1000 В.

Указанный дополнительный блок электропитания может содержать по меньшей мере один конденсатор.

Согласно одному из частных вариантов изобретения, указанный дополнительный блок электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда и второе напряжение (Udmax) разряда соответственно в течение первого промежутка (ttot-tj/A) времени и второго промежутка (tj/A) времени, которые по существу равны.

Согласно особенному аспекту изобретения, указанные катушки создания магнитного поля питаются от блока электропитания и электрического фильтра независимо от анода, запитываемого от дополнительного блока электропитания и электрического фильтра.

Краткое описание графических материалов

Другие особенности и преимущества изобретения становятся более понятными из последующего рассмотрения конкретных вариантов его выполнения, приведенных в качестве иллюстративных примеров неограничительного характера и раскрытых со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает блок-схему предложенного двигателя на эффекте Холла, соединенного с системой его электропитания,

фиг.2 схематично изображает в осевом разрезе пример двигателя на эффекте Холла, к которому применимы принципы настоящего изобретения,

фиг.3 изображает графики изменения тока I разряда и средней плотности N газа во времени, имеющие форму низкочастотных колебаний и приведенные в отношении двигателя на эффекте Холла, к которому применимы принципы настоящего изобретения,

и фиг.4 изображает график изменения напряжения Ud разряда во времени, которое в соответствии с изобретением поочередно изменяется между высоким напряжением Udmax и низким напряжением Udmin.

Осуществление изобретения

Изобретение относится к двигателю на эффекте Холла, базовая конструкция которого была описана выше со ссылкой на фиг.2.

Хотя двигатель на эффекте Холла часто называют «стационарным плазменным двигателем», его функционирование отнюдь не является стационарным. Здесь могут рассматриваться множество диапазонов частот, от 20 кГц до нескольких гигагерц.

При работе на низкой частоте обычный двигатель на эффекте Холла характеризуется следующими фазами:

a) заполнение разрядного канала инертными атомами рабочего тела, такого как ксенон,

b) ионизация инертных атомов посредством энергетических электронов в нижней по потоку половине двигателя,

c) ускорение и выброс ионов, созданных электрическим полем Е, которое пропорционально напряжению Ud разряда в двигателе.

Один и тот же трехфазный цикл повторяют периодически.

На фиг.3 представлена упрощенная модель колебаний в двигателе на эффекте Холла.

На фиг.3 показаны ток 1 разряда как функция времени (кривая 1) и средняя плотность N газа как функция времени (кривая 2).

Четко видны колебания фронта ионизации/ускорения, являющиеся результатом колебания плотности инертного газа.

Таким образом, двигатель на эффекте Холла характеризуется чередованием фронта ионизации/ускорения, выбрасывающего ионизированный инертный газ, и фронта не ионизированного инертного газа, заполняющего разрядную камеру двигателя.

В обычном двигателе на эффекте Холла напряжение Ud разряда двигателя зафиксировано на предварительно заданном уровне, достаточно высоком для того, чтобы обеспечить получение горячих электронов, способных к хорошей ионизации, и ускорение ионов под действием интенсивного электрического поля.

В обычных двигателях на эффекте Холла напряжение Ud разряда поддерживается по существу постоянным в ходе всего функционирования. Как отмечено выше, величину этого напряжения Ud выбирают на уровне, который позволяет ограничить скорость эрозии керамики разрядного канала (в типовом случае оно составляет около 300-350 вольт), однако это приводит также к ограничению получаемого удельного импульса.

Предложенный двигатель на эффекте Холла позволяет получить высокий удельный импульс без соответствующего повышения интенсивности эрозии керамики разрядного канала и без необходимости модификации механической конструкции двигателя.

Для этого в ходе функционирования предложенного двигателя на эффекте Холла обеспечивают пульсацию напряжения Ud разряда двигателя для управления распространением фронта ионизации/ускорения двигателя путем снижения амплитуды пространственных колебаний потребления инертных атомов в двигателе.

Это обстоятельство, за счет периодического снижения напряжения разряда, предотвращает формирование и последующее ускорение ионов в зоне, находящейся слишком далеко вверх по потоку в канале двигателя, а следовательно - существенно нивелирует условия для эрозии канала.

Фиг.4 иллюстрирует функционирование двигателя с напряжением Ud разряда, колеблющимся с течением времени между низким напряжением разряда, равным Udmin, и высоким напряжением разряда, равным Udmax (кривая 3).

Вначале напряжение Ud разряда устанавливают на низкой величине, равной Udmin. Когда канал двигателя заполняется инертными атомами, напряжение Ud разряда устанавливают на высокой величине, равной Udmax, в течение времени tj/A, которое может составлять, например, от 5 до 15 мкс, более предпочтительно от 5 до 10 мкс, причем хорошие результаты дает величина вблизи 10 мкс.

Общее время ttot цикла с высокой величиной Udmax напряжения разряда и с низкой величиной Udmin напряжения разряда обусловлено скоростью заполнения канала двигателя инертными атомами и может составлять, например, от 10 до 30 мкс, более предпочтительно от 10 до 20 мкс, причем хорошие результаты дает величина вблизи 20 мкс.

Напряжение Udmin может составлять, например, от 150 до 250 В, более предпочтительно от 180 до 220 В.

Напряжение Udmax может составлять, например, от 300 до 1200 В, более предпочтительно от 400 до 1000 В.

На фиг.4 представлен пример функционирования с пульсацией, при котором временные промежутки tj/A и ttot-tj/A, в течение которых напряжение разряда равно соответственно Udmax и Udmin, по существу равны друг другу. Однако данное условие не является обязательным.

Частота колебаний величины Ud между минимальной величиной Udmin и максимальной величиной Udmax зависит от заданной величины напряжения Udmax, которое затем определяет величину удельного импульса двигателя.

На фиг.1 в виде блок-схемы показана общая архитектура предложенного двигателя на эффекте Холла, оснащенного системами его питания газом и электричеством.

Резервуар 101 способного к ионизации газа, такого как ксенон, подсоединен трубопроводом 102 к модулю 103 регулирования давления, который подсоединен трубопроводом 104 к устройству 105 управления расходом газа, предназначенному для питания через гибкие трубопроводы 106, 107, 108 катодов 40А и 40В, а также газораспределителя внутри корпуса 20, в котором заключен разрядный канал. Использование двух катодов 40А и 40В вместо одного катода не является обязательным, просто данное решение предусматривает резерв из соображений надежности.

Основной блок 110 электропитания подключен соединениями 121 к электрическому фильтру 120, используемому для подачи питания по соединениям 123 на 20 катушки, которые расположены в корпусе 20 и предназначены для создания магнитного поля вокруг канала ионизации и разряда. Непосредственное соединение 122 между основным блоком 110 и устройством 105 управления расходом газа позволяет управлять этим устройством.

Основной блок 110 электропитания получает по линиям 111, 112, 113 электроэнергию, вырабатываемую внешним источником, таким как солнечные панели, и преобразует эту электроэнергию, которая в типичном случае может поставляться с напряжением 50 В, в электроэнергию более высокого напряжения, порядка нескольких сот вольт.

Основной блок 110 электропитания содержит цепи генерирования аналогового управляющего сигнала, который подается по линии 122 на устройство 105 управления расходом газа.

Основной блок 110 электропитания получает по линии 114 данные, поставляемые цепью 115 управления, связанной с модулем 103 регулирования давления газа, подаваемого на устройство 105 управления расходом газа от газового резервуара 101.

Цепь 115 управления получает по линиям 118, 119 данные с датчиков о состоянии клапанов модуля 103 регулирования давления газа, а по линиям 116, 117 получает внешние данные. Данные, передаваемые от цепи управления 115 по линии 114 к основному блоку 110 электропитания, позволяют вырабатывать указанный аналоговый управляющий сигнал, подаваемый по линии 122 на устройство 105 управления расходом газа.

Дополнительный блок 125 электропитания, подсоединенный к основному блоку 110 электропитания, обеспечивает по линиям 126, 126А и через фильтр 120 электропитание для анода, заключенного в корпусе 20.

Этот дополнительный блок 125 электропитания, взаимодействующий с катодами 40А, 40В и анодом 25 для создания электрического поля, подает вместе с фильтром 120 пульсирующее напряжение к аноду и каждому из катодов 40А, 40В, тогда как электромагнитные катушки, заключенные в корпусе 20, запитываются параллельно от основного блока 110 электропитания и фильтра 120.

Дополнительный блок 125 электропитания позволяет создавать два различных уровня напряжения, а именно напряжение низкого уровня, например около 200 В, и напряжение высокого уровня порядка нескольких сот вольт, вплоть до примерно 1200 вольт.

В качестве примера укажем, что ток может иметь силу в 2 А при низком напряжении 200 В и силу в 7 А при высоком напряжении 400 В.

Энергия, запасенная в дополнительном блоке 125 электропитания, должна высвобождаться в точно определенные моменты. В качестве примера укажем, что частота соседних разрядов может быть близка к 1000 кГц с полным циклом в течение периода в 20 мкс.

Дополнительный блок 125 электропитания может содержать конденсаторы в несколько микрофарад или несколько десятков микрофарад для накопления и сброса (например, за цикл в 20 мкс (50 кГц)) электрического заряда, соответствующего 7 А, в течение 10 мкс или электрического заряда в 70 микроампер-секунд (мкАс).

Регулирование и управление зарядом и разрядом конденсаторов дополнительного блока 125 электропитания обеспечивается цепями управления, связанными с дополнительным блоком 125 электропитания или встроенными в основной блок 110 электропитания таким образом, чтобы позволять этому дополнительному блоку 125 электропитания обеспечивать поочередно два разных уровня мощности.

Первый уровень мощности соответствует низкой мощности, которая позволяет заполнить разрядный канал инертными атомами, тогда как второй уровень мощности соответствует высокой мощности, например, подаче тока 7-10 А при напряжении 400 В - 1 кВ в течение промежутка времени 5-10 мкс, что для каждого импульса высокой мощности соответствует энергии, которая в типичном случае может составлять от 14 мДж (7 А, 400 В и 5 мкс) до 100 мДж (10 А, 1 кВ и 10 мкс) для диапазона величин, считающихся предпочтительными, хотя и не ограничительными.

Уровень высокой мощности соответствует процессу ионизации/ускорения в разрядном канале двигателя. Тот факт, что уровень высокой мощности пульсирует, позволяет выбирать его достаточно высокие величины, которые приводят к высоким удельным импульсам без уменьшения срока службы двигателя.

Говоря в общих чертах, основной блок 110 электропитания и дополнительный блок 125 электропитания образованы электрическими цепями, которые предназначены для того, чтобы, во-первых, подводить низкую мощность к устройству 105 управления расходом газа, а во-вторых, подводить высокую мощность к электромагнитным катушкам, находящимся в корпусе 20, и также к катодам 40А и 40В, взаимодействующим с анодом 25. Основной блок 110 электропитания и дополнительный блок 125 электропитания составляют по меньшей мере два отдельных модуля питания, соединенных последовательно и/или параллельно, вследствие чего становится возможным переход между двумя уровнями мощности, требуемыми для желаемого функционирования двигателя.

Фильтр 120 может быть образован фильтрующими элементами, размещенными в модулях питания, являющихся компонентами блоков 110 и 125, чтобы защитить их от эффектов электромагнитной совместимости (ЕМС), возникающих из-за двигателя.

1. Двигатель на эффекте Холла, содержащий по меньшей мере один резервуар (101) газа под высоким давлением, модуль (103) регулирования давления, устройство (105) управления расходом газа, канал (21) ионизации, по меньшей мере один катод (40А, 40В), расположенный вблизи выпускного отверстия канала (21) ионизации, анод (25), связанный с каналом (21) ионизации, блок (110) электропитания, электрический фильтр (120) и катушки (31, 32) создания магнитного поля вокруг канала (21) ионизации, отличающийся тем, что он также содержит дополнительный блок (125) электропитания, предназначенный для приложения пульсирующего напряжения между анодом (25) и указанным по меньшей мере одним катодом (40А, 40Е), при этом данный дополнительный блок (125) электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда в течение первого промежутка (ttot-tj/A) времени величиной 5 - 15 мкс и второе напряжение (Udmax) разряда в течение второго промежутка (tj/A) времени величиной 5-15 мкс.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанный дополнительный блок (125) электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда величиной 150-250 В и второе напряжение (Udmax) разряда величиной 300-1200 В.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанный первый промежуток (ttot-tj/A) времени составляет 5-10 мкс, и указанный второй промежуток (tj/A) времени составляет 5-10 мкс.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанное первое напряжение (Udmin) разряда составляет 180-220 В, а указанное второе напряжение (Udmax) разряда составляет 400-1000 В.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанный дополнительный блок (125) электропитания содержит по меньшей мере один конденсатор.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанный дополнительный блок (125) электропитания поочередно создает первое напряжение (Udmin) разряда и второе напряжение (Udmax) разряда соответственно в течение первого промежутка (ttot-tj/A) времени и второго промежутка (tj/A) времени, которые по существу равны.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанные катушки (31, 32) создания магнитного поля питаются от блока (110) электропитания и электрического фильтра (120) независимо от анода (25), запитываемого от дополнительного блока (125) электропитания и электрического фильтра (120).

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что указанный канал (21) ионизации ограничен стенкой (22), выполненной из керамического материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрореактивных плазменных двигателей для ракетно-космической техники. Изобретение состоит из способа создания реактивной тяги с помощью «винтового» электромагнитного ускорителя плазмы и конструкции двигателя, реализующей его.

Изобретение относится к области электроракетных двигательных установок с электромагнитным ускорением плазмы. Электроракетная двигательная установка содержит энергетическую установку, систему хранения и подачи рабочего тела и электроракетный двигатель.

Изобретение относится к высокочастотным ионным двигателям (ВЧИД) с индукционным возбуждением разряда в газоразрядной камере. Газоразрядный узел ВЧИД включает в свой состав газоразрядную камеру (1), выполненную из электротехнического корунда.

Изобретение относится к космической технике, к классу электрореактивных двигателей. Двигатель содержит автономный источник низкотемпературной плазмы, систему улавливания нейтральных частиц и регенерации ионов, разделитель потоков электронов и ионов, плазменный ускоритель.

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска стационарного плазменного двигателя, при котором подачу напряжения разряда на катод и анод двигателя выполняют не до подачи поджигных импульсов, а после завершения нагрева катода, открытия клапанов двигателя и подачи поджигных импульсов.

Изобретение относится к области ракетных двигателей, в частности к ракетным двигателям с центральным телом с вихревым процессом горения, и может быть использовано в ракетно-космической технике.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8).

Способ создания электрореактивной тяги может быть применен в электрореактивных двигателях и источниках электроэнергии для аэрокосмических транспортных средств и аппаратов.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей. В крупногабаритном ионном двигателе, содержащем заключенную в корпус газоразрядную камеру, включающую узел подачи рабочего тела, ионно-оптическую систему, состоящую из плазменного и ускоряющего электродов, закрепленных на наружной стенке корпуса и изолированных от него и друг от друга, и катод-нейтрализатор, закрепленный на корпусе, вдоль центральной оси корпус имеет внутреннюю стенку, образующую сквозное отверстие, в котором установлен катод-нейтрализатор.

Изобретение относится к реактивному двигателю (1) на основе эффекта Холла. Двигатель содержит разрядный канал (50) с открытым, нижним по потоку концом (52), катод (100), расположенный снаружи разрядного канала (50), инжекционную систему (30) для инжекции атомов газа в разрядный канал (50), которая расположена на верхнем по потоку конце разрядного канала (50) и которая формирует анод, и нагреватель (60) для нагрева катода (100).

Двигательная установка летательного аппарата, содержащая окружной газозаборный канал, расположенный между корпусом аппарата и обечайкой газозаборника, а также магнитную систему, наводящую в канале радиальное магнитное поле. В канале размещены коробчатые модули МГД-генераторов, в стенки которых встроены лопатки, разделяющие газовые потоки, но пропускающие окружной электрический ток по межлопаточным зазорам, а между нижними стенками модуля установлена ракетная камера соплом вверх. Продукты сгорания ракетного топлива пересекают магнитное поле и вырабатывают в газах окружной электрический ток, который в присутствии того же магнитного поля создает электродинамическую силу, ускоряющую атмосферную массу, движущуюся между модулями МГД-генераторов, что создает тягу, превышающую тягу ракетных камер, в составе МГД-генераторов. Достигается повышение тяги на участке атмосферного полёта при гиперзвуковом режиме. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД). В ЭРД, содержащем разрядную камеру с соплом-анодом, трубопровод подачи рабочего тела, катод, обмотку электромагнитов, согласно изобретению на всей внутренней поверхности разрядной камеры в качестве зашиты от воздействия ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы установлены фотоэлектрические и термоэлектрические преобразователи, вырабатывающие электродвижущую силу (ЭДС), причем термоэлектрические преобразователи расположены между корпусом разрядной камеры и фотоэлектрическими преобразователями. Помимо того согласно изобретению внутренняя часть разрядной камеры выполнена из прозрачного диэлектрического материала, снаружи которого расположена зеркальная поверхность с отражающим эффектом внутрь разрядной камеры, а поверх зеркальной поверхности установлены термоэлектрические преобразователи, вырабатывающие ЭДС. Техническим результатом, достигаемым изобретением, является повышение защиты стенок разрядной камеры и обмотки электромагнитов от воздействия тепловых потоков ионизирующего излучения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Электрическая двигательная установка содержит первый стационарный плазменный двигатель (111А), содержащий первый одиночный катод (140А), первый анод (125А) и первый газовый коллектор (121А, 141А), а также второй стационарный плазменный двигатель (111В), содержащий второй одиночный катод (140В), второй анод (125В) и второй газовый коллектор (121В, 141В). Установка также содержит электрическое соединительное устройство, общее для первого и второго катодов (140А, 140В), первое и второе устройства (180А, 180В) управления скоростью подачи газа с общим устройством управления подачей газа для осуществления подачи газа и устройство выборочного управления для активации в каждый данный момент времени только одного из катодов (140А, 140В) - первого или второго, для взаимодействия с одним или другим анодами (125А, 125В) - первым или вторым. Задачей изобретения является повышение надежности электрических двигательных установок. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области использования электроракетных двигательных установок в составе космического аппарата и предназначено для проведения испытаний ее на электромагнитную совместимость с информационными бортовыми системами, например на помехоустойчивость бортового вычислительного комплекса КА. В способе испытаний на электромагнитную совместимость электроракетной двигательной установки с информационными бортовыми системами космического объекта, включающем на предварительном этапе огневых испытаний электроракетного двигателя измерение амплитудно-частотной характеристики переменной составляющей тока разряда в его анодно-катодном тракте в диапазоне кондуктивных помех, и последующее воспроизведение на завершающем этапе испытаний этой амплитудно-частотной характеристики переменной составляющей тока разряда в том же диапазоне в штатном электроракетном двигателе с оценкой влияния упомянутых помех на работу бортовых систем, на предварительном этапе огневых испытаний электроракетных двигателей одновременно с измерением амплитудно-частотной характеристики переменной составляющей тока разряда в его анодно-катодном тракте в диапазоне кондуктивных помех измеряют параметры постоянной и переменной составляющей тока разряда в диапазоне амплитудно-частотных характеристик индуктивных помех каждого из штатных электроракетных двигателей электроракетной двигательной установки в каждом режиме их работы. Запоминают их, а затем на завершающем этапе испытаний воспроизводят все вышеупомянутые характеристики тока разряда каждого штатного электроракетного двигателя в каждом режиме его работы. При этом отсутствие сбоев в работе информационных бортовых систем космического объекта свидетельствует об электромагнитной совместимости электроракетной двигательной установки с информационными бортовыми системами космического объекта. Также изобретение относится к системе записи и системе воспроизведения характеристик тока разряда электроракетных двигателей. Технический результат группы изобретений заключается в расширении функциональных возможностей испытания электроракетных двигателей на электромагнитную совместимость, в повышении достоверности испытаний и в обеспечении полной автоматизации процесса испытаний. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к миниатюрному плазменному двигателю, при этом согласно изобретению: производят возбуждение плазмы микроразрядом с полым катодом вблизи выхода и внутри средства инжекции газообразного рабочего тела, при этом указанное средство инжекции является магнитным и содержит заострение на своем выходном конце, электроны намагниченной плазмы приводят в циклотронное вращение на уровне выходного конца указанного средства инжекции. Плазму поддерживают за счет электронно-циклотронного резонанса (ECR), при этом указанное средство инжекции выполняют металлическим и используют в качестве антенны электромагнитного (ЭМ) излучения, при этом объем плазмы в режиме резонанса ECR на выходе указанного средства инжекции используют в качестве резонатора электромагнитной волны, плазму ускоряют в магнитном реактивном сопле при помощи диамагнитной силы, при этом выбрасываемая плазма является электрически нейтральной. Изобретение направлено на повышение КПД двигателя при уменьшении его размеров. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике стационарных плазменных двигателей (СПД). В динамический имитатор СПД, содержащий имитатор поджигного промежутка, имитатор регулятора рабочего тела, содержащий резистивную токоограничивающую нагрузку, транзисторный узел, введены имитатор магнитной системы, содержащий катушки, имитатор нагревателя катода, подключенный к шине катода, имитатор броска пускового разрядного тока, подключенный между плюсовой шиной и шиной катода, силовой ключ с характеристикой тиристорного типа, датчик тока, своим входом подключенный между вторым выводом резистивной токоограничивающей нагрузки и плюсовой шиной, генератор, имитирующий напряжение колебаний разрядного тока и суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к функциональному выходу имитатора регулятора расхода рабочего тела, второй вход подключен к выходу генератора, имитирующего напряжение колебаний тока разряда, третий вход подключен к выходу датчика тока, выход суммирующего усилителя подключен к управляющему входу транзисторного узла с регулируемой проводимостью, а шина катода подключена к минусовому входу динамического имитатора СПД через катушки имитатора магнитной системы. Изобретение направлено на повышение эффективности имитации СПД - его электрических нагрузок и динамических свойств. 1 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при испытаниях и эксплуатации ионных двигателей. Ионный двигатель снабжен устройством для защиты от дугового разряда, вызванного межэлектродным пробоем между эмиссионным и ускоряющим электродами ионно-оптической системы. Устройство представляет собой быстродействующее нормально замкнутое реле, вход которого связан с цепью ускоряющего электрода, а выход - с цепью электромагнита. Размыкание реле происходит при величине тока, в 3-5 раз превышающей величину номинального тока в цепи ускоряющего электрода. Допустимое напряжение между входом и выходом реле не менее 5000 В. Изобретение позволяет в автоматическом режиме устранять дуговой разряд, вызванный межэлектродным пробоем в ионно-оптической системе ионного двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к средствам управления движением космических аппаратов, а именно к электрическим (плазменным) ракетным двигателям для коррекции орбиты искусственного, преимущественно низкоорбитального спутника планеты с атмосферой. Ракетный двигатель небольшой мощности имеет в качестве рабочего тела проволоку из металла высокой плотности. Проволока размещена на внутренней поверхности корпуса спутника, обеспечивая вместе с его оболочкой необходимую жесткость конструкции на этапе выведения спутника. Техническим результатом изобретения является создание искусственного спутника с длительным сроком эксплуатации на орбите и оптимальными массовыми характеристиками. 2 ил.

Изобретение относится к электрореактивным двигателям прямоточного типа (ПЭРД), в которых в качестве рабочего вещества используется газообразная окружающая среда. ПЭРД предназначен для управления движением низкоорбитального космического аппарата. ПЭРД содержит корпус (1) с прямоточным каналом в форме цилиндра. На входе в прямоточный канал установлено газозаборное устройство с каналами (2), ориентированными параллельно оси симметрии прямоточного канала. Выход каналов (2) сообщен с входной камерой (3). В выходном отверстии прямоточного канала расположена ионно-оптическая система (7), включающая эмиссионный электрод (8), ускоряющий электрод (9) и замедляющий электрод (10), подключенные к источникам электропитания (11, 12). В камере ионизации и ускорения ионов установлен индуктор (5) в форме спирали. Витки индуктора (5) расположены вдоль поверхности вращения, соосной прямоточному каналу. Площадь поперечного сечения поверхности вращения увеличивается в направлении от газозаборного устройства к электродам ионно-оптической системы (7). На внешнюю поверхность витков индуктора (5) нанесено проницаемое для электромагнитного поля диэлектрическое покрытие. Эмитируемые нейтрализатором (13) электроны поступают в ионный поток через диэлектрический транспортирующий канал (15). Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров ПЭРД, снижении его аэродинамического сопротивления, повышении эффективности использования газообразного рабочего вещества, отбираемого из окружающей среды, и увеличении удельного импульса двигателя. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам подачи рабочего тела в импульсный плазменный электрический реактивный двигатель. Способ подачи жидкого рабочего тела из бака хранения в импульсном плазменном электрическом реактивном двигателе на подвижную поверхность разрядного промежутка заключается в смачивании поверхности путем контакта капиллярного фитиля, смоченного рабочим телом, с указанной поверхностью. Согласно изобретению рабочее тело подают к фитилю под давлением, а избыток рабочего тела с подвижной поверхности снимают другим фитилем, с последующим отсосом в бак хранения рабочего тела, при этом разрядный промежуток располагают между зоной подачи и отсоса излишков рабочего тела. Изобретение направлено на снижение потерь жидкого рабочего тела. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх