Тепловые процессы на электродах при испытании безрасходного катода в диодной схеме

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2017 1

УДК 621.3.032.21:629.7.036.7 DOI 10.18698/2308-6033-2017-10-1694

Тепловые процессы на электродах при испытании

безрасходного катода в диодной схеме

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Представлены результаты экспериментального и аналитического исследования

энергетических процессов, протекающих при испытаниях безрасходного катода,

работающего в режиме термоэмиссии электронов с нагретой поверхности

эмиттера. Рассмотрены, в частности, тепловые процессы на электродах, проте-

кающие при испытании безрасходного катода в диодной схеме. Для случая стаци-

онарного теплообмена проведен анализ слагаемых в балансе мощностей на элек-

тродах. Исследован взаимный радиационный обмен катода и анода. Эксперимен-

тально и теоретически показано, что присутствие анода оказывает

существенное влияние на тепловой баланс катода.

Использование безрасходных

катодов-компенсаторов в составе электроракетной двигательной установки поз-

волит повысить газовую экономичность и улучшить массогабаритные характе-

ристики. К тому же при разработке электроракетных двигателей, в которых

используются новые рабочие вещества, в конструкцию безрасходного катода не

потребуется вносить изменения.

Ключевые слова:

безрасходный катод, катод-компенсатор, тепловой баланс, ди-

одная схема

Введение.

Для работы в космосе большинство используемых в

настоящее время электроракетных двигателей должны быть оснаще-

ны катодом-компенсатором (КК), обеспечивающим нейтрализацию

заряда потока ионов, истекающего из двигателя [1].

В последнее время возрастает интерес к малорасходным и без-

расходным КК [2–5], которые позволяют уменьшить долю плазмооб-

разующего вещества, подаваемого в КК и практически не участвую-

щего в создании тяги. Интерес обусловлен тем, что использование

таких катодов в составе электроракетной двигательной установки

(ЭРДУ) позволит сократить суммарный расход рабочего вещества,

тем самым повысить экономичность и улучшить массогабаритные

характеристики.

Существуют отработанные методики исследования традицион-

ных плазменных КК [6–9]. Для широкого внедрения в состав ЭРДУ

безрасходных КК еще предстоит разработать методики эксперимен-

тального исследования КК, а также создать адекватные расчетные и

теоретические модели, применение которых позволит упростить

процессы конструирования и испытаний.

Настоящая работа посвящена исследованию безрасходного КК,

который работает в режиме термоэмиссии электронов с нагретой по-