Г.К. Клименко, А.А. Ляпин
2
В основу разработки мощной космической энергодвигательной
установки РКК «Энергия» им. С.П. Королева (ранее ОКБ-1) была за-
ложена концепция оригинального термоэмиссионного низковольтно-
го генератора и сильноточного электромагнитного электроракетного
двигателя. Для этого двигателя требовался сильноточный катод, и
кафедра приняла участие в создании и исследовании таких катодных
узлов [1, 2].
В лаборатории кафедры совместно с ОКБ-1 были проведены испы-
тания модели сильноточного плазменного двигателя для исследования
катодных узлов двигателей, работающих на литии в диапазоне токов
разряда 300…1000 А. В работе принимали участие сотрудники ОКБ-1
В.П. Агеев, А.М. Долгопятов, В.Г. Островский, А.А. Мартинсон и
МВТУ им. Н.Э. Баумана Г.К. Клименко, В.Н. Ковалев, М.М. Чурсин.
Для проведения этих испытаний были созданы: вытеснительная система
подачи лития с подсистемой для дозаправки литием без разгерметиза-
ции вакуумной камеры и с возможностью регулирования и измерения
расхода лития в ходе испытаний; вакуумная система с водоохлаждае-
мой камерой, позволяющая длительно работать при значительной мощ-
ности двигателя; система электропитания постоянным током для рабо-
ты на токах до 1200 А.
В начале исследований стало понятно, что перспективным явля-
ется применение многополостного катода с подачей в полости рабо-
чего вещества. Основными стали следующие направления работы:
создание конструкций работоспособных катодных узлов; исследова-
ние их рабочих процессов; оптимизация конструкций, размеров их
элементов, режимов работы; определение характеристик износа и
поиск путей совершенствования катодных узлов.
Бóльшая часть работ проводилась на многостержневых (проволоч-
ных) катодах. Были определены оптимальные режимы их работы по
току разряда и расходу лития, а также оптимальные размеры стержней
и связанные с этим характеристики рабочего процесса. Основная зада-
ча заключалась в определении характеристик износа катода, для чего
требовались длительные (более 100 ч) испытания. Особенностью изно-
са многостержневых катодов стало изменение формы полостей, кото-
рое приводило к существенному изменению формы и размеров рабочей
поверхности и перераспределению тока на ней.
Были проведены исследования многополостных катодов различ-
ных конструкций с полостями разных форм и размеров. Изучалась ра-
бота катодов, выполненных из пористого вольфрама, с полостями в ви-
де круглых цилиндрических отверстий, в виде одной полости с пори-
стыми стенками, в виде спиральной полости на торце катода, а также
многотрубчатых и многостержневых катодов. Каждая из исследован-
ных конструкций имела свои особенности рабочего процесса, однако
