Исследование высокочастотного ионного двигателя с прямоточной конфигурацией разрядной камеры
Авторы: Гордеев С.В., Канев С.В., Мельников А.В., Назаренко М.П., Хартов С.А.
Опубликовано в выпуске: #5(125)/2022
DOI: 10.18698/2308-6033-2022-5-2179
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Приведено описание нуль-мерной балансовой математической модели высокочастотного ионного двигателя с прямоточной конфигурацией разрядной камеры. Рассмотрен случай, когда рабочее тело подается в область ионизации, но имеет возможность истечения как через ускорительную систему, так и через входной канал устройства забора атмосферных газов. В качестве рабочего тела рассматривался азот. Особенностью представленной математической модели является учет влияния диссоциации рабочего тела и наличия в составе двигателя устройства забора атмосферных газов. Также описаны результаты первых экспериментов по исследованию лабораторного образца высокочастотного ионного двигателя с разрядной камерой прямоточной конфигурации. По результатам сравнения расчетных данных с экспериментальными получены расхождения менее 15 %, что свидетельствует о возможности применения разработанной математической модели для качественного анализа происходящих в двигателе процессов.
Литература
[1] Ерофеев А.И., Суворов М.О., Никифоров А.П., Сырин С.А., Попов Г.А., Хартов С.А. Разработка воздушного прямоточного электрореактивного двигателя для компенсации аэродинамического торможения низкоорбитальных космических аппаратов. Вестник НПО имени С.А. Лавочкина, 2016, № 3, c. 104–110.
[2] Corbett M.H., Edwards C.H. Thrust control algorithms for the GOCE ion propulsion assembly. 30th International Electric Propulsion Conference, Florence, Italy, 2007, September 17–20. IEPC-2007-21.
[3] Nishiyama K. Air breathing ion engine concept. 54th International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation, the International Academy of Astronautics, and the International Institute of Space Law, Bremen, Germany, 29 September — 3 October 2003. IAC-03-S4-02.
[4] Филатьев А.С., Ерофеев А.И., Голиков А.А., Хартов С.А., Никифоров А.П., Попов Г.А., Суворов М.О., Янова О.В. Прямоточные воздушные электрореактивные двигатели для длительных полетов аэрокосмических аппаратов на сверхнизких орбитах. Международная конференция по фундаментальным исследованиям «Наука и технологии высокоскоростных летательных аппаратов» — HiSST–2018. Москва, 26–29 ноября 2018 г.
[5] Gordeev S.V., Filatyev A.S., Khartov S.A., Popov G.A., Suvorov M.O. The concept of a ramjet electric propulsion for a low-orbit spacecraft. IAA/AAS SCITECH FORUM 2019 on Space Flight Mechanics and Space Structures and Materials. ADVANCES IN THE ASTRONAUTICAL SCIENCES, 2019, vol. 174, pp. 245–256. IAA-AAS-SciTech2019-027 AAS 19-967.
[6] Ерофеев А.И., Никифоров А.П., Плугин В.В. Экспериментальные исследования воздухозаборника в свободномолекулярном потоке газа. Ученые записки ЦАГИ, 2017, т. XLVIII, № 3, c. 56–69.
[7] Goebel D.M. Analytical discharge model for RF ion thrusters. IEEE Transactions on Plasma Science, October 2008, vol. 36, no. 5, pp. 2111–2121. https://doi.org/10.1109/tps.2008.2004232
[8] Гордеев С.В., Канев С.В,, Суворов М.О., Хартов С.А. Оценка параметров прямоточного высокочастотного ионного двигателя. Электронный журнал «Труды МАИ», 2017, № 96. URL: http://trudymai,ru/published,php?ID=85709 (дата обращения: 18.03.2022).
[9] Канев С.В., Кожевников В.В., Хартов С.А. Физико-математическая модель процессов в ионизационной камере электроракетного двигателя, использующего атмосферные газы в качестве рабочего тела. Известия российской академии наук, Энергетика, 2017, № 3, c. 21–30.
[10] Gordeev S.V., Kanev S.V., Melnikov A.V., Nazarenko I.P., Khartov S.A. Mode-ling of processes in plasma of radio-frequency ion injector with an antenna placed inside the volume of discharge chamber. Aerospace, 2021, vol. 8, paper no. 209. https://doi.org/10.3390/aerospace8080209
[11] Чен Ф. Введение в физику плазмы. Москва, Мир, 1987, 282 с.