Двигатель с замкнутым дрейфом электронов



Двигатель с замкнутым дрейфом электронов
Двигатель с замкнутым дрейфом электронов
Двигатель с замкнутым дрейфом электронов

 


Владельцы патента RU 2554702:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей. В двигателе с замкнутым дрейфом электронов, содержащем электромагнит, магнитопровод с полюсами, анод и катод-нейтрализатор, жестко связанные с магнитопроводом, и расположенную внутри него кольцевую разрядную камеру, закрепленную на фланце, подпружиненном относительно магнитопровода, фланец с закрепленной на нем кольцевой разрядной камерой соединен со стержнем, другой конец которого прикреплен к магнитопроводу, причем стержень выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок разрядной камеры. Использование изобретения позволяет непрерывно восстанавливать геометрию подверженной катодному распылению разрядной камеры, многократно увеличивая ресурс и при этом сохраняя характеристики двигателей во все время эксплуатации. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей (ЭРД).

Известен двигатель с замкнутым дрейфом электронов, например, двухступенчатый двигатель с анодным слоем (ДАС) (С.Д. Гришин, B.C. Ерофеев и др. Характеристики двухступенчатого ионного ускорителя с анодным слоем. ПМТФ, 1978, №2, с.28), содержащий кольцевые катоды и анод-газораспределитель. Причем указанные кольцевые катоды разрядной ступени одновременно являются анодами ускорительной ступени. Обе ступени размещаются в кольцевом зазоре магнитной системы, состоящей из электромагнита и магнитопровода с полюсами. Катоды и аноды изготовлены из молибдена.

Недостатком такого ДАС является сравнительно небольшой ресурс работы вследствие катодного распыления электродов. Так четырехсотчасовые испытания ДАС на висмуте показали, что скорость уноса молибденовых катодов составляла ~(1,7-1,9)105 г/К (Г.Д. Гришин, Л.В. Лесков, Н.П. Козлов. Электрические ракетные двигатели. М.: Машиностроение, 1975 г., с.164). Это означает, что даже при токе 5 А длина кольцевых катодов за каждые 1000 часов уменьшается на 10-15 мм. Из предлагаемых в (Г.Д. Гришин, Л.В. Лесков, Н.П. Козлов. Электрические ракетные двигатели. М.: Машиностроение, 1975 г., с.164) путей увеличения ресурса ДАС наиболее существенным является замена материала катодов на графит.

В работе (А.В. Семенкин, А.Е. Солодухин. Исследование эрозии в разрядном канале многорежимного двигателя с анодным слоем. Теоретические и экспериментальные исследования вопросов общей физики. ЦНИИМаш, 2006 г. С.114-117), посвященной исследованию эрозии разрядного канала ДАС, показано, что при испытаниях двухступенчатого ДАС общей продолжительностью до 1200 часов эрозии катодов первой ступени не наблюдалось. Приведены пути обеспечения ресурса двигателя:

1. изготовление распыляющихся деталей из стойких к распылению материалов;

2. увеличение толщины распыляемых электродов;

3. сокращение глубины канала.

Благодаря оптимизации конструкции ЭРД второй и третий пути практически исчерпали свои возможности в современных конструкциях ДАС. В ДАС (А.В. Семенкин, А.Е. Солодухин. Исследование эрозии в разрядном канале многорежимного двигателя с анодным слоем. Теоретические и экспериментальные исследования вопросов общей физики. ЦНИИМаш, 2006 г. С.114-117), в котором электроды выполнены из графита, коэффициент катодного распыления даже при больших энергиях ионов (при напряжении в ускорительной ступени 2,5 кВ) снижается в ~(2-3) раза. Однако длительные испытания (продолжительностью ~1000 часов) такого ДАС на висмуте показали, что скорость уноса графита катода ускорительной ступени двигателя при токе 6 А такова, что длина катода за это время уменьшилась на ~1 мм. Использование таких двигателей для современных КА (при требуемом ресурсе работы более 10000 часов) привело бы к уменьшению длины катода ускорительной ступени, образующего разрядную камеру, на величину более 10 мм и, следовательно, к значительной эрозии магнитных полюсов, сопровождаемой деградацией характеристик двигателя.

Известен двухступенчатый двигатель с анодным слоем (RU 2406873 C2, МПК F03H 1/00, опубл. 20.12.2010), содержащий электромагнит, магнитопровод с полюсами; жестко связанные с магнитопроводом и расположенные внутри него кольцевой анод-газораспределитель и выполненные из графита кольцевые катоды разрядной и ускорительной ступеней. В нем катод ускорительной ступени, образующий разрядную камеру, выполнен составным и содержит кольцевой корпус и подпружиненные в направлении выхода из двигателя наружное и внутреннее кольца из графита, выполненные с возможностью перемещения по наружной цилиндрической поверхности корпуса вдоль оси двигателя и упирающиеся в систему радиально расположенных на полюсах магнитопровода штифтов. При этом радиальные штифты, смещенные в осевом направлении, упираются или в наружные поверхности колец катода ускорительной ступени, выполненные коническими, или в продольные пазы различной длины, расположенные на выходном участке колец. Причем штифты выполнены из немагнитного материала, коэффициент катодного распыления которого близок к коэффициенту катодного распыления материала колец.

В этом двухступенчатом ДАС одновременно с катодным распылением рабочего участка, подпружиненного в сторону выхода из двигателя катода ускорительной ступени, происходит распыление упоров, ограничивающих перемещение последнего. При полном распылении упоров первого уровня происходит ступенчатое перемещение катода ускорительной ступени (разрядной камеры) до упоров второго уровня, а затем после распыления последних осуществляется его ступенчатое перемещение до упоров третьего уровня. Таким образом, ступенчато восстанавливая рабочий участок ускорительной ступени в несколько раз, повышается ресурс двигателя.

Однако при этом происходит ступенчатое изменение параметров двигателя из-за изменения осевого расположения рабочего участка катода ускорительной ступени.

Аналогичный недостаток характеризовал и двигатель с замкнутым дрейфом электронов - стационарный плазменный двигатель (СПД) ОКБ «Факел» (Островский В.Г., Сухов Ю.И. «Разработка, создание и эксплуатация ЭРД и ЭРДУ в ОКБ-1 - ЦКБЭМ - НПО «Энергия» - РКК «Энергия» (1958-2011)» под редакцией и при участии Соколова Б.А. Ракетно-космическая техника. Труды РКК "Энергия". Сер. XII. Вып.3-4, 2011 г. С.69-70), принятый за прототип. В нем магнитная система двигателя состоит из магнитопровода, содержащего подвижный наружный фланец и неподвижную часть магнитопровода с магнитными экранами, внутренних катушек намагничивания, четырех наружных катушек намагничивания, каждая из которых состоит из двух частей, наружного и внутреннего магнитных полюсов. В полость, образованную магнитными экранами, помещена обойма разрядной камеры. Обойма выполнена из магнитомягкого металла и имеет возможность перемещаться по магнитным экранам. Обе части наружных катушек намагничивания расположены на общем сердечнике, причем одна часть (неподвижная) закреплена на наружном фланце магнитной системы. Обойма разрядной камеры взаимодействует с подвижным наружным фланцем и неподвижной частью магнитопровода через стопорно-дозирующее устройство храпового типа. Подвижные части магнитной системы подпружинены пружинами. Изолятор разрядной камеры выполнен из материала АБН-1.

Работает устройство перемещения следующим образом. При возникновении перемещения разрядной камеры (для компенсации эрозии диэлектрика) на обе части каждой наружной катушки подается электропитание, создающее силу отталкивания, под действием которой подвижная часть катушек переместит наружный фланец, сжав при этом пружины. Наружное стопорно-дозирующее устройство сработает на один шаг, т.к. перемещение обоймы будет ограничено внутренним храповиком. После отключения питания катушек пружины переместят наружный фланец, а вместе с ним и обойму на один шаг вперед. При этом внутренний храповик перейдет в следующее положение. Данная операция может многократно повторяться в соответствии с числом ходов стопорно-дозирующего устройства.

Квалификационные ресурсные испытания показали, что в течение первых 2000-3000 часов происходит непрерывное изменение тяги СПД, составляющее до ±10% от номинальной величины, после чего она стабилизируется. Из этого следует, что при каждом скачкообразном перемещении разрядной камеры, восстанавливающим ее первоначальную геометрию, тяга двигателя длительное время будет отличаться от номинального значения.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение ресурса двигателей с замкнутым дрейфом электронов (двухступенчатого двигателя с анодным слоем и стационарного плазменного двигателя) при сохранении их характеристик в течение всего времени работы.

Эта задача решается следующим образом.

В двигателе с замкнутым дрейфом электронов, содержащем электромагнит, магнитопровод с полюсами, анод и катод-нейтрализатор, жестко связанные с магнитопроводом, и расположенную внутри него кольцевую разрядную камеру, закрепленную на фланце, подпружиненном относительно магнитопровода, фланец с закрепленной на нем кольцевой разрядной камерой соединен со стержнем, другой конец которого прикреплен к магнитопроводу, причем стержень выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок разрядной камеры.

На фиг.1 представлен общий вид двигателя с замкнутым дрейфом электронов (двухступенчатого двигателя с анодным слоем), в котором магнитопровод 1 с полюсами 2 снабжен центральным и периферийными электромагнитами 3. Кольцевой катод разрядной ступени 4 и расположенный внутри него анод-газораспределитель 5 неподвижно установлены на магнитопроводе 1. Кольцевой катод ускорительной ступени 6, образующий разрядную камеру, жестко связанный с фланцем 7, подпружинен относительно магнитопровода 1 пружиной 8. Фланец 7 с помощью штифтов 9 и втулки 10 соединен со стержнем 11, второй конец которого закреплен на магнитопроводе 1. При этом стержень 11 выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок кольцевого катода ускорительной ступени 6. Катод-нейтрализатор 12 установлен на задней стенке магнитопровода 1.

Предложенный двигатель работает следующим образом. Разогревают катод-нейтрализатор 12, подают рабочее тело в катод-нейтрализатор 12 и анод-газораспределитель 5 и производят запуск двигателя. При работе двухступенчатого двигателя с анодным слоем (например, ДАС-200) на номинальном режиме при мощности 25 кВт температура в районе расположения стержня 11 составляет примерно 600°C. Ресурсные испытания ДАС с катодом ускорительной ступени 6, выполненным из графита В1, показали, что линейная скорость уноса графита составила 1 мм за 1000 часов работы двигателя. Для обеспечения ресурса 10000 часов стержень 11 должен удлиниться на 10 мм. Принимая длину стержня 180 мм, его относительное удлинение составит ε=0,055555.

Расчет ползучести материалов стержня в соответствии с работой (Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. С.241-253) проводится по следующим формулам: ε=εmin·t; εmin=k·σn.

Представленные в таблице (фиг.3) коэффициенты k, n для каждого материала зависят от температуры. Используя исходные данные (потребный ресурс, температуру в районе стержня и его длину) и выбрав материал стержня из таблицы, находим величину напряжения пластической деформации σ, определяющую диаметр стержня и жесткость пружины.

Исходя из представленных в таблице (фиг.3) величин напряжения σ, можно выбрать площадь сечения стержня и жесткость пружины. Например, при использовании в качестве материала стержня углеродистой стали с рабочей температурой 650°C и радиусе стержня 2 мм сила, которая должна действовать на стержень со стороны пружины (или другого элемента, заменяющего пружину, например поршня), равна f=σ·S=12,6·8,3=104,3 H.

По полученной силе выбираем нужную жесткость пружины.

Таким образом, при функционировании ДАС нагретый до рабочей температуры подпружиненный стержень 11 будет удлиняться со скоростью, равной линейной скорости эрозии стенок кольцевого катода ускорительной ступени 6. Под действием пружины 8 с помощью штифтов 9 и втулки 10 стержень 11 перемещает фланец 7 и установленный на нем катод ускорительной ступени 6, представляющий собой разрядную камеру, непрерывно восстанавливая его геометрию на выходе из двигателя.

На фиг.2 представлен общий вид стационарного плазменного двигателя, в котором магнитопровод 1 с полюсами 2 снабжен центральным и периферийными электромагнитами 3. Анод-газораспределитель 5 неподвижно установлен на магнитопроводе 1. Разрядная камера 13, жестко связанная с фланцем 7, подпружинена относительно магнитопровода 1 пружиной 8. Фланец 7 с помощью штифтов 9 и втулки 10 соединен со стержнем 11, второй конец которого закреплен на магнитопроводе 1. При этом стержень 11 выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок разрядной камеры 13. Катод-нейтрализатор 12 установлен на задней стенке магнитопровода 1. Выбор материала и размеров стержня 11 может быть осуществлен аналогично выбору, произведенному для варианта ДАС.

Таким образом, предложенное исполнение двигателей с замкнутым дрейфом электронов позволяет непрерывно восстанавливать геометрию подверженной катодному распылению разрядной камеры, многократно увеличивая ресурс и при этом сохраняя характеристики двигателей во все время эксплуатации.

Двигатель с замкнутым дрейфом электронов, содержащий электромагнит, магнитопровод с полюсами, анод и катод-нейтрализатор, жестко связанные с магнитопроводом, и расположенная внутри него кольцевая разрядная камера, закрепленная на фланце, подпружиненном относительно магнитопровода, отличающийся тем, что фланец с закрепленной на нем кольцевой разрядной камерой соединен со стержнем, другой конец которого прикреплен к магнитопроводу, причем стержень выполнен из материала, обладающего скоростью ползучести, равной линейной скорости эрозии стенок разрядной камеры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области создания электрических реактивных двигателей. Предлагается электрический ракетный двигатель небольшой мощности в качестве корректирующего для космического аппарата многолетнего использования с применением вместо газообразной составляющей твердого топлива в виде металла высокой плотности, преобразованного в плазменный сгусток, под действием электрического разряда.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для коррекции космического аппарата (КА) с помощью электрореактивных плазменных двигателей (ЭРПД).

Изобретение относится к энергетике. Ионный двигатель, содержащий 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 относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться, в частности, в качестве электроракетного двигателя. Катод (1) и два электрически изолированных анода (2, 3) образуют ускорительный канал эрозионного импульсного плазменного ускорителя (ЭИПУ).

Ускоритель плазмы предназначен для получения тяги при перемещении космических объектов и в технологии для получения композитных порошков, напыления и обработки материалов.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники. Плазменный двигатель на наночастицах металлов или металлоидов содержит последовательно расположенные камеру сгорания, один вход в которую служит для ввода твердых наночастиц металла или металлоида в качестве топлива, а другой - для ввода окислителя топлива в виде водяного пара или кислорода, при смешении которых в камере возникает горение, хемоионизационные реакции окисления, дающие тепловой эффект, высокие температуры и образование нагретой плазмы, содержащей жидкие оксиды металлов или металлоидов, устройство охлаждения плазмы до температуры ниже температуры плавления полученных оксидов и образования в нагретой плазме твердых пылевых отрицательно заряженных оксидов металлов или металлоидов, электростатическое или электромагнитное разгонное устройство, которое разгоняет электростатическим или электромагнитным полем истекающую из устройства охлаждения нагретую плазму и создает высокоскоростной поток нагретой пылевой плазмы с высокоскростными отрицательно заряженными оксидами металлов или металлоидов, который истекает в окружающую среду и создает реактивную тягу двигателя.

Группа изобретений относится к ионному двигателю (ИД) для космического аппарата и способу его эксплуатации. ИД (1) включает в себя ионизационную камеру (2) с высокочастотным генератором (4) ионизирующего электромагнитного поля.

Изобретение относится к плазменному маневровому реактивному двигателю на основе эффекта Холла, используемому для перемещения спутников с помощью электричества. Плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла содержит основной кольцевой канал ионизации и ускорения.

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), использующих в своем составе катоды.

Группа изобретений относится к области электрореактивных двигателей, а именно к классу плазменных ускорителей (холловских, ионных), использующих в своем составе катоды.

Изобретение относится к плазменному реактивному двигателю на основе эффекта Холла. Двигатель содержит окружающий основную ось кольцевой выпускной канал, который имеет открытый нижний по потоку конец и ограничен внутренней стенкой и наружной стенкой, катод, магнитный контур для создания магнитного поля в канале, трубопровод для подачи способного к ионизации газа в канал. Анод, расположенный в верхнем по потоку конце канала, служит также распределителем, обеспечивающим течение способного к ионизации газа в зону ионизации канала по концентрической траектории вокруг основной оси. Распределитель совместно с внутренней и наружной стенками ограничивает в направлении снизу вверх по потоку кольцевую выходную полость, которая выходит в зону ионизации канала и кольцевую промежуточную полость. При этом выходные отверстия соединяют промежуточную полость с выходной полостью. Использование изобретения позволяет устранить закручивание вокруг оси двигателя потока ионов на выходе выпускного канала. 16 з. п. ф-лы, 11 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электроракетных двигателей, в частности к системам хранения и подачи в них рабочего тела (иода). В системе хранения и подачи иода, содержащей снабженную нагревателем цилиндрическую емкость с иодом, которая сообщена с электроракетным двигателем трубопроводом с клапаном, на днище внутри цилиндрической емкости со стороны трубопровода установлена пористая шайба, контактирующая с кристаллическим иодом, причем цилиндрическая емкость со стороны, противоположной трубопроводу, содержит фланец и подпружиненный относительно него поршень, контактирующий с другой стороны с кристаллическим иодом, при этом нагреватель снабжен электрической изоляцией, контактирующей снаружи с днищем емкости со стороны трубопровода. Причем в системе подачи иода поршень выполнен составным в виде наружного стакана, контактирующего с цилиндром емкости, и вставленного в него внутреннего стакана, при этом днища стаканов обращены в разные стороны и между его днищами установлена пружина. Изобретение направлено на обеспечение стабильной подачи иода при любом расположении цилиндрической емкости в условиях гравитации и микрогравитации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение находит использование в спутнике. Электроракетная двигательная установка содержит, по меньшей мере, один электродвигатель (10), систему питания двигателя (10), содержащую резервуар (1) высокого давления для ионизируемого газа, буферный резервуар (2) низкого давления, связанный с резервуаром (1) высокого давления с помощью клапана (5, 6), и систему трубопроводов для передачи газа от буферного резервуара (2) низкого давления к аноду (26) и катоду (40) двигателя. Буферный резервуар (2) низкого давления находится в открытом сообщении с двигателем (10). Электроракетная двигательная установка содержит средства для обнаружения того, что сила тока разряда между анодом (26) и катодом (40) ниже пороговой величины, и для отсечения напряжения разряда в результате этого обнаружения. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к средствам управления электрическими ракетными двигателями с индукционным возбуждением разряда в газоразрядной камере. Устройство генерации ВЧ энергии содержит микроконтроллер (8), усилитель мощности (3) и источник (6) электропитания усилителя мощности. Микроконтроллер (8) выполнен с аналого-цифровым преобразователем входных управляющих сигналов, цифроаналоговым преобразователем выходных сигналов и тактовым генератором сигнала с перестраиваемой частотой. Выходы усилителя мощности (3) соединены через линию связи с устройством ввода энергии (1), которое выполнено в виде индуктора. Устройство (1) установлено с внешней стороны стенок газоразрядной камеры (2). В линию связи с устройством ввода энергии (1) включены датчики тока (4) и напряжения (5). Выходы датчиков подключены к входам фазового детектора (7) и к сигнальным входам микроконтроллера (8). Выход фазового детектора (7) подключен к сигнальному входу микроконтроллера (8). Электропитание нейтрализатора (11) пространственного заряда ионного потока и входящего в его состав термоэмиссионного катода осуществляется с помощью источников (13) и (14). Положительный полюс источника напряжения (19) и отрицательный полюс источника напряжения (17) раздельно подключены через датчики тока (25) и (26) к общему выводу системы электропитания двигателя. Расход рабочего газа, подаваемого в газоразрядную камеру и в камеру нейтрализатора, регулируется с помощью двух независимо управляемых регуляторов. Электропитание регуляторов расхода газа осуществляется с помощью управляемых источников тока. Технический результат заключается в повышении эффективности двигателя, расширении диапазона регулирования тяги при высоком удельном импульсе и повышении стабильности тяги за счет автоматического поддержания расчетных значений токов и напряжений в цепях питания узлов и блоков двигателя в процессе его длительной эксплуатации. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к реактивному двигателю (1) на основе эффекта Холла. Двигатель содержит разрядный канал (50) с открытым, нижним по потоку концом (52), катод (100), расположенный снаружи разрядного канала (50), инжекционную систему (30) для инжекции атомов газа в разрядный канал (50), которая расположена на верхнем по потоку конце разрядного канала (50) и которая формирует анод, и нагреватель (60) для нагрева катода (100). Реактивный двигатель (1) также содержит измерительные средства (70) для измерения температуры Td нагревателя (60) и цепь регулятора (80) для регулирования температуры Td таким образом, чтобы нагреватель (60) осуществлял нагрев, только пока его температура Td меньше пороговой температуры Ts, начиная от которой возможен запуск реактивного двигателя, и прекращал нагрев сразу после достижения пороговой температуры Ts. Использование изобретение позволяет повысить срок работы катода и срок эксплуатации ракетного двигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей. В крупногабаритном ионном двигателе, содержащем заключенную в корпус газоразрядную камеру, включающую узел подачи рабочего тела, ионно-оптическую систему, состоящую из плазменного и ускоряющего электродов, закрепленных на наружной стенке корпуса и изолированных от него и друг от друга, и катод-нейтрализатор, закрепленный на корпусе, вдоль центральной оси корпус имеет внутреннюю стенку, образующую сквозное отверстие, в котором установлен катод-нейтрализатор. Электроды ионно-оптической системы выполнены в виде колец, внутренние периметры которых закреплены на внутренней стенке корпуса и изолированы друг от друга и от него. Причем газоразрядная камера содержит, по крайней мере, один кольцевой магнитопровод и кольцевую разрядную камеру, узел подачи рабочего тела которой выполнен в виде установленного внутри нее кольцевого анода - газораспределителя. Разрядная камера размещена внутри охватывающего ее кольцевого магнитопровода, полюса которого охватывают кольца разрядной камеры, причем магнитопровод снабжен магнитом, например соленоидальным электромагнитом. Техническим результатом предлагаемого изобретения является то, что источник ионов, выполненный по предложенной схеме с замкнутым дрейфом электронов, имеет коэффициент использования рабочего тела порядка 1. Это практически позволяет избежать обратного тока ионов на ИОС, что приведет к значительному увеличению ресурса ионного двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ создания электрореактивной тяги может быть применен в электрореактивных двигателях и источниках электроэнергии для аэрокосмических транспортных средств и аппаратов. Способ заключается в формировании потока продуктов сгорания углеводородного, химического или ядерного топлива, движущегося с заданной скоростью в магнитном поле, вектор индукции которого ортогонален вектору скорости потока продуктов сгорания, затем поток продуктов сгорания разделяют на пучок катионов и пучок электронов, причем энергию пучка электронов преобразовывают в дополнительную электрическую мощность, направляемую на ускорение пучка катионов, который создает реактивную тягу, пропорциональную кинетической энергии ускоренного пучка. Заявленный способ повышает КПД системы электропитания, экономит топливо и другие расходные материалы, увеличивает коэффициент полезной загрузки, радиус действия и срок жизни летательного аппарата. 1 ил.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8). Для инициирования плазмообразующего разряда служат электроды (9) в отверстии катода (3). Между электродами (3, 4) выполнен торцевой керамический изолятор (ТКИ). С электродами связан через анодную и катодную шины (на панели (15)) блок (13) накопительных конденсаторов (14). Отвод тепла от УП осуществляется тепловыми трубами (ТТ). Испарительная часть (22) ТТ примыкает к электродам (3, 4) и ТКИ, а конденсационная часть (23) ТТ закреплена на раме крепления ДУ к корпусу КА. В окне этой рамы размещена теплонапряженная плоская стенка блока питания и управления. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и тяговой эффективности ДУ за счет улучшенной системы теплоотвода. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ракетных двигателей, в частности к ракетным двигателям с центральным телом с вихревым процессом горения, и может быть использовано в ракетно-космической технике. Способ формирования тяги двигателя с центральным телом, включающий подачу горючего и окислителя в камеру сгорания с созданием за центральным телом вихревой зоны, при этом в вихревую зону под давлением тангенциально подают мелкодисперсную фракцию воды или воды с добавлением органического вещества, создавая осевую закрутку смеси газов горения и, как следствие, вихревой поток холодной неравновесной пульсирующей плазмы, создавая дополнительную тягу двигателя. Предложен также двигатель с центральным телом для реализации способа, содержащий камеру сгорания и сопло, при этом на центральном теле выполнены винтовые канавки, введена емкость с водой или водой с добавлением органического вещества, сообщенная с помощью трубопровода с насосом, расположенным внутри центрального тела, который в свою очередь с помощью распределительных патрубков сообщен через коллектор с винтовыми канавками с помощью форсунок, открытые торцы которых расположены на внешней поверхности центрального тела, на торцевой плоскости которого установлены игольчатые термокатоды, обеспечивающие термоэмиссию. Изобретение обеспечивает увеличение тяги. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ запуска стационарного плазменного двигателя, при котором подачу напряжения разряда на катод и анод двигателя выполняют не до подачи поджигных импульсов, а после завершения нагрева катода, открытия клапанов двигателя и подачи поджигных импульсов. При этом достигается уменьшение, вплоть до полного устранения, броска тока в разрядной цепи двигателя и, соответственно, на первичной шине питания систем преобразования и управления стационарными плазменными двигателями. Изобретение позволяет снизить нагрузку на функциональные элементы системы электропитания и систем преобразования и управления стационарными плазменными двигателями. 2 табл., 9 ил.
Наверх