Электрический реактивный двигатель для летательных объектов

Изобретение относится к двигателям летательных объектов. Электрический двигатель содержит сепаратор заряженных частиц, электроды которого выполнены из проводящего материала, покрытого тонким слоем диэлектрика, предварительные ускорители заряженных частиц с модуляторами, ускорители заряженных частиц, сопло, электрический источник питания. Источником ионов для ускорителей служат растворы солей, ионы которых разделяются сепаратором заряженных частиц, ускоряются ускорителями заряженных частиц и вылетают из двигателя с большой скоростью, создавая тягу электрического реактивного двигателя. Изобретение позволяет уменьшить расходы электроэнергии на операции, не связанные с ускорением ионов и их рекомбинацией. 1 ил.

 

Изобретение относится к двигателям летательных объектов в воздушном пространстве и космосе и может быть использовано при конструировании самолетов и объектов, летающих на Луну, к ближайшим к Земле планетам.

Существующие плазменно-ионные двигатели имеют камеры для ионизации рабочей среды и ускорители заряженных частиц, патент RU 2246035 и патент RU 2162958. Двигатели этого типа имеют большие затраты электроэнергии на ионизацию рабочего тела и получение плазмы, что является существенным недостатком, так как увеличивает мощность источника питания, вес двигателя и снижает КПД.

Изобретение, описанное в патенте RU 2543103 С2, взятое в качестве прототипа, содержит корпус, закрепленные жестко на наружной поверхности корпуса газоразрядную камеру и ионно-оптическую систему и катод-нейтрализатор, установленный на корпусе. При этом корпус ионного двигателя имеет торообразную форму, причем катод-нейтрализатор установлен по центральной оси корпуса, электроды ионно-оптической системы и газоразрядная камера выполнены кольцеобразной формы, при этом их внутренние поверхности по периметру, жестко закреплены на внутренней поверхности корпуса ионного двигателя. Изобретение позволяет повысить вибропрочность и увеличивает КПД.

Несмотря на улучшения ионного двигателя и повышение КПД, и в данном ионном двигателе присутствуют расходы электроэнергии на питание газоразрядной камеры и катода-нейтрализатора.

Целью настоящего изобретение является создание электрического реактивного двигателя для летательных объектов без газоразрядной камеры и катода-нейтрализатора, и уменьшение расходов электроэнергии на операции не связанные с ускорением ионов и их рекомбинацию.

Предлагаемый электрический двигатель для летательных объектов содержит сепаратор заряженных частиц, электроды которого выполнены из проводящего материала и покрыты тонким слоем диэлектрика, предварительные ускорители с модуляторами, ускорители заряженных частиц, сопло, которое выполняет и функцию нейтрализатора.

Предлагаемый электрический реактивный двигатель работает следующим образом. В сепаратор заряженных частиц 4, фиг. 1, из бака с топливом, которое представляет собой концентрированный раствор соли с ионными связями, поступает нейтральный раствор солей в виде смеси положительных и отрицательных ионов и растворителя. Бак на рисунке не показан. Положительные и отрицательные ионы притягиваются электрическим полем электродов 1 сепаратора, которые покрыты тонким слоем диэлектрика 2, и образуют слои положительных и отрицательных ионов. Вокруг отрицательного электрода образуется слой положительных ионов, вокруг положительного электрода слой отрицательных ионов. Фильтры заряженных частиц 3, дополнительно препятствуют проникновению ионов одноименного знака к электродам сепаратора, к положительному электроду - положительных ионов и к отрицательному - отрицательных ионов.

Из области электродов сепаратора положительные и отрицательные ионы поступают в предварительные ускорители 5, имеющие модуляторы. При помощи электрического поля предварительных ускорителей, через модуляторы, ионы поступают в предварительный усилитель и ускоряются полем электродов. При этом изменением напряжения модуляторов и электродов предварительных ускорителей можно управлять величиной потока ионов и мощностью двигателя. Предварительно ускоренные ионы поступают в ускорители заряженных частиц 6, положительные ионы поступают в ускоритель положительно заряженных ионов, отрицательные в ускоритель отрицательно заряженных ионов. При этом могут применяться разные типы ускорителей, в том числе и высоковольтные линейные ускорители, как с пучком ионов круглой формы, так и в виде ленты. При этом ленточный пучок ионов фокусируется плоскими цилиндрическими линзами или квадрупольными линзами. Разделенные в сепараторе заряженных частиц ионы, после ускорения в ускорителе, нейтрализуются в сопле 7. Сопло одновременно с функцией формирования потока ускоренных частиц, выполняет функцию нейтрализации заряженных частиц, ионов.

Ионы могут выбрасываться из ускорителей и в атмосферу. Токи положительных и отрицательных ионов должны быть равными, чтобы исключить заряд летательного объекта.

Электрический реактивный двигатель, содержащий сепаратор заряженных частиц, предварительные ускорители заряженных частиц с модуляторами, ускорители заряженных частиц, сопло, электрический источник питания, отличающийся тем, что источником ионов для ускорителей служат растворы солей, ионы которых разделяются сепаратором заряженных частиц, ускоряются ускорителями заряженных частиц и вылетают из двигателя с большой скоростью, создавая тягу электрического реактивного двигателя.