Применение дополнительного электрода для улучшения эмиссионных свойств безрасходного катода-компенсатора электроракетного двигателя
Авторы: Бенклян А.С., Ляпин А.А., Клименко Г.К.
Опубликовано в выпуске: #7(103)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-7-1997
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Рассмотрены преимущества применения дополнительного электрода — анода-коллектора в конструкции безрасходного катода-компенсатора для электроракетных двигателей с замкнутым дрейфом электронов и ионных двигателей. Актуальность работы обусловлена повышенным интересом к возможности применения безрасходных термоэмиссионных катодов в качестве катодов-компенсаторов электроракетных двигателей. Сделаны выводы об эффективности анода-коллектора в конструкции безрасходного катода-компенсатора по результатам лабораторных испытаний модели безрасходного катода-компенсатора. Наличие анода-коллектора позволяет проводить дополнительную стимуляцию эмиттера напряжением, что интенсифицирует процесс активации эмиттера и увеличивает эмиссионный ток с поверхности эмиттера в 2–2,3 раза. Проведена оценка экономии энергозатрат, вкладываемых в нагрев эмиттера при использовании анода-коллектора. Сформулированы основные концепции и рекомендации по разработке конструкции безрасходного катода-компенсатора.
Литература
[1] Goebel D., Katz I. Fundamentals of electric propulsion: ion and hall thrusters. Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology, 2008, 493 p.
[2] Хамиц И.И., Филиппов И.М., Бурылов Л.С., Тененбаум С.М., Перфильев А.В., Гусак Д.И. Концепция космической транспортно-энергетической системы на основе солнечного межорбитального электроракетного буксира. Космическая техника и технологии, 2017, №. 1, с. 32–40.
[3] Polzin K. Iodine. Hall Thruster Propellant Feed System for a CubeSat. 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference Cleveland. Cleveland, OH, United States, July 28–30, 2014. https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2014-3915
[4] Dankanich J. SmallSats, Iodine propulsion technology, applications to low-cost lunar missions, and the iodine satellite (iSAT) project. Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis Group (LEAG). Laurel, MD, United States, 22–24 October, 2014. URL: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140016889 (дата обращения 05.12.2019).
[5] Holste K., Gätner W., Köhler P., Dietz P., Konrad J., Schippers S., Peter J., Klar P., Müller A., Schreiner P. In Search of Alternative Propellants for Ion Thruster. Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference. Kobe, Japan, 2015. Available at: https://www.researchgate.net/publication/280157449_In_Search_of_Alternative_Propellants_for_Ion_Thrusters (accessed December 5, 2019).
[6] Островский В.Г., Смоленцев А.А., Щербина П.А. Йод как альтернативное рабочее тело электроракетных двигателей. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2014, № 5 (47), c. 131–136.
[7] Бенклян А.С., Ляпин А.А., Клименко Г.К. Исследование оксидного катода в качестве безрасходного катода-компенсатора электроракетных двигателей. Инженерный журнал: наука и инновации, 2019, вып. 6. DOI: 10.18698/2308-6033-2019-6-1888
[8] Дороднов А.М., Козлов Н.П. Плазменные ускорители. Москва, МВТУ, 1976, 272 с.
[9] Гришин С.Д., Лесков Л.В. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1989, 216 с.
[10] Zakharenkov L.E., Semenkin A.V., Lebedev Y.V. Measurement Features and Results of TAL D-55 Plume. The 29th International Electric Propulsion Conference. Princeton, USA, October 30 — November 4, 2005. International Electric Propulsion Conference Paper, 2005, vol. 184. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/ca25/5e9d16f7d6ea31fb93dc1bd49f153a2a1fed.pdf?_ga=2.57819107.857565941.1590602113–953091064.1590602113 (дата обращения 10.03.2020).
[11] Bonelli A., Scaranzin S., Scortecci F., Saito F. A 3,000 hours endurance testing of RIT-22 thruster in the new Aerospazio test facility. The 29th International Electric Propulsion Conference. Princeton, USA, October 30 — November 4, 2005. International Electric Propulsion Conference Paper, 2005, vol. 184. URL: http://electricrocket.org/IEPC/212.pdf (дата обращения 10.03.2020).