Категориидисциплины Поискпо сайту

Реферат на тему Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела скачать бесплатно

Раздел: Авиация и космонавтика
Тип работы: реферат

Министерство образования Украины

Государственный аэрокосмический университет

имени Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

Кафедра 402

РЕФЕРАТ

на тему : Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела

Выполнил :

________ Юрченко С.А.

1999-03-03

Харьков 1999 г.

Содержание

лист

Введение 3 1. Сравнительный анализ ЭРДУ 6 1.1 Применение ЭРД 7 1.2 Применение РИД 9 1.3 Общие преимущества РИД 9 1.4 Радиочастотный ионный движитель РИД-10 10 1.5 Радиочастотный ионный движитель РИД-26 11 1.6 Радиочастотный двигатель с магнитным полем (РМД) 11 2 Разработка численной модели электроракетного двигателя с ВЧ нагревом рабочего тела 13 2.1 Математический аппарат численной модели термогазодинамических процессов, имеющих место в камере и сопловом аппарате ракетного двигателя 13 2.2 Термодинамические процессы, протекающие в камере электронагревного движителя 16 Заключение 20 Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов 22 Список используемых источников информации 23 Введение

Как было показано последними исследованиями, энергетика (энергообеспечение) космических аппаратов с ресурсом 1-20 лет всегда будет первостепенной проблемой. Двигатели малых тяг, которые осуществляют коррекцию и стабилизацию таких космических аппаратов, обладают некоторыми особенностями, например, длительным ресурсом, высокой надежностью, оптимальной «ценой» тяги (отношение энергетических затрат к единице тяги). Для обеспечения долгосрочного ресурса необходимо уменьшить температуру конструктивных элементов плазменных движителей, плазма не должна взаимодействовать с элементами конструкции. В основном скорость истекающей плазмы (характеристическая скорость) определяет удельный импульс движителя. Чем больше значение характеристической скорости, тем больше и удельный импульс. Для осуществления длительных работ (программ) в космосе необходимо иметь надежные, высокоэффективные электроракетные двигатели со скоростями истечения плазмы 103-105 м/с и более.

Мы получили следующие результаты: при скоростях истечения рабочего тела 1000-9000 м/с термоэлектрические движители работают надежно, а в настоящее время создаются движители со скоростями истечения рабочего тела 2000-20000 м/с.

Использование электродуговых плазменных движителей для этих целей продемонстрировало, что в данном диапазоне скоростей негативные явления наблюдаются лишь вследствие эксплуатации движителя больше заданного времени ресурса.

Повышение температуры плазмы в движителях такого типа приводят к повышению удельного импульса. Но почти 50% электрической энергии подводимой к электродам, превращается в тепло и не участвует в повышении скорости плазменного пучка, а электроды испаряются (уменьшаются), что уменьшает ресурс движителя.

В нашем университете многие годы ведется детальная разработка таких движителей. Сравнение современных достижений по типовым движителям приведено в таблице 1.

Одним из современных направлений развития плазменных ускорителей является разработка двигателей малых тяг, работающих на принципе безэлектродного создания электромагнитной силы в форме ВЧ- и СВЧ-полей в плазменном объеме, удержании плазмы и ее ускорении в магнитном поле заданной формы. В этом случае предлагается концепция термоэлектрического движителя с высокочастотным нагревом рабочего тела, такого как водород. Это позволяет существенно уменьшить взаимодействие плазмы на элементы плазменного ускорителя, исключить потери энергии на электродах и использование магнитного сопла значительно повысят КПД движителя. Таким образом, преимущества этого типа движителей очевидны. Они заключаются в следующем:

высокий КПД (0,4 – 0,5);

длительный ресурс работы на борту (до 2-х лет);

высокая надежность и безопасность;

использование экологически чистого топлива;

такие движители обеспечивают характеристическую скорость в требуемом диапазоне скоростей истечения, которую движители других типов не могут обеспечить;

массовые характеристики, «цена» тяги и стоимость сборки не превышают существующих.

Это может стать возможным, если мы будем использовать некоторые достижения современной технологии и учтем некоторые нюансы:

Из всех рабочих тел водород обладает минимальной атомной массой, то есть скорость истечения водородной плазмы из ВЧ-ускорителя будет максимальной.

Водород – экологически чистое рабочее вещество и необходимость его использования несомненна.

Сейчас у нас есть технология безопасного хранения связанного водорода в виде гибридов металлов на борту космического летательного аппарата. Это увеличивает КПД движителя и повышает эффективность работы системы в целом.

Известно, что при ионизации водорода в любом типе электрического разряда потери при передачи энергии от электронной компоненты к ионной минимальны из-за минимальных массовых различий и потому, что для атомов водорода возможна лишь однократная ионизация.

В таблице 1 приведены основные характеристики ионных двигателей разрабатываемых и применяемых в Европе в настоящее время.

Таблица 1

№ п.п Характеристики движителя Тип движителя Рабочее тело Характеристическая тяга, г Характеристическая скорость, м/с Цена тяги, Вт/г КПД, % Особенности, ограничивающие ресурс Примечание 1 Стационарный плазменный движитель (СПД)

Ксенон

(газ)

1…5

18000…

25000

150 30…50 Ресурс катода компенсатора и керамических изоляторов 2 Движитель с анодным слоем (ДАС) Газ, жидкий металл 1…3

25000…

35000

200 30…45 Ресурс катода компенсатора, ресурс электродов 3 Плазменный ионный движитель (ПИД) Газ, жидкий металл 1…10 и более

30000…

100000

300 30…45 Ресурс катода компенсатора и ионно-оптической системы Увеличение тяги приводит к увеличению размеров 4 Торцевой холовский движитель (ТХД) Газ, жидкий металл 1…3

25000…

35000

300 25…40 Электроды и катодный узел Увеличение тяги пропорционально уменьшению ресурса 5 Электро-нагревный движитель (ЭНД) Газ 1…5

1000…

4000

50…150 20…30 Нагреватель 6 ВЧ-движитель Газ 1…10

3000…

15000

30…100 40…50 Отсутствуют 1Сравнительный анализ ЭРДУ

Применение ионных плазменных двигателей малой тяги на геостационарных спутниках имеет следующие преимущества: уменьшение стартовой массы, увеличение массы полезного груза и ресурса спутника.

Сравнение ЭНД, СПД и РИД, используемых в системе стабилизации Север – Юг, проведено на рисунке 1 и рисунке 2.

Рисунок 1,2. Стартовая масса спутника и зависимость сухой массы спутника от применяемой на нем двигательной установки.

Как показано на рисунке 1, стартовая масса спутника, включающая в себя сухую массу спутника (без массы ЭРДУ), составит:

4050 кг при использовании ЭНД;

3900 кг – СПД;

3670 кг – РИД.

Это означает, что стартовая масса спутника при использовании РИД вместо электродугового двигателя или СПД уменьшается на 380 и 230 кг соответственно. Уменьшение массы приводит к снижению стоимости запуска.

На рис. 2 показана зависимость сухой массы спутника от массы применяемой на нем двигательной установки (стартовая масса – 4050 кг):

2090 кг при использовании ЭНД;

2170 кг – СПД;

2310 кг – РИД.

Масса полезного груза может быть увеличена при использовании РИД:

на 220 кг по сравнению с ЭНД;

на 140 кг – с СПД.

Оба преимущества: уменьшение стартовой массы и увеличение массы полезного груза, - приводят к уменьшению стоимости спутника.

РИД с диаметром ионизатора 10 см и тягой 10 мН был запущен на EURECA. Сейчас такой же двигатель, но с тягой 15 мН проходит квалификационные испытания для использования его на экспериментальном спутнике связи ESA Artemis. Его вывод на орбиту планируется в 2000 году японским ракетоносителем Н-2. Коммерческая версия этого двигателя сможет создавать тягу на уровне 25 мН.

РИД с диаметром ионизатора 15 см и тягой 50 мН сейчас исследуется в Гессенском университете.

РИД 26 с тягой до 200 мН разрабатывают в Dasa/ESA Technology. Планируется его использование в качестве основного движителя.

1.1Применение ЭРД

Основные задачи, выполняемые с помощью РД, на геостационарных спутниках:

- переход на более высокую орбиту 1500 м/с за маневр;

- системы стабилизации Север – Юг 47 м/с в год;

- системы стабилизации Запад – Восток

Поделитесь рефератом Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела

html-cсылка на реферат
BB-cсылка на реферат
Прямая ссылка на реферат

Работы похожие на Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела

Увеличение и уменьшение массы тела

Тип работы: доклад

Изменения в массе тела происходят в результате динамики массы жидкости и тканей. Быстрое изменение массы тела в течение дней обусловлено накоплением или потерей жидкости, тогда как изменение массы тела в течение длительного времени обычно вызвано изменением массы тканей и отражает баланс между поступлением и расходованием энергии.
Увеличение массы тела Накопление жидкости может быть следствием ЗСН, цирроза печени и заболевания почек. Наиболее частая причина увеличения массы т

Лечение ожирения. уменьшение массы тела

Тип работы: доклад

Крамер Александр
Теоретически регуляция массы тела - дело несложное. Количество энергии, потребляемой в виде продуктов питания, должно соответствовать количеству расходуемой энергии. Организм, как правило, поддерживает равновесие между потреблением и расходованием энергии, если же оно нарушается, масса тела либо увеличивается, либо уменьшается. Увеличение или уменьшение массы тела зависит в основном от двух факторов: режима питания и физической активности. В настоящее время тако

Исследование работы колесно-шагающего движителя и двигателя для передвижения по лестничным маршам

Тип работы: реферат

Исследование работы колесно-шагающего движителя и двигателя

для передвижения по лестничным маршам

05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

  Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

ВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В транспортных устройствах для передвижения по особо сложным препятствием таким, как каменные завалы, ограждения, лестницы гражданских и промышленных зданий нужны рабоч

Прирост массы тела при беременности

Тип работы: доклад

Прирост массы тела во время беременности - очень важный показатель ее благополучия либо неблагополучия. Не случайно при наблюдении беременной в женской консультации регулярное взвешивание является неотъемлемой частью врачебного приема. Прирост массы отражает темпы роста плода, формирования плаценты, качество ее работы и, помимо этого - функциональное состояние многих органов и систем организма будущей матери. Безусловно и то, что проблема прибавки веса - одна из самых часто затрагиваем

Лекарственные средства для коррекции массы тела

Тип работы: реферат

А.Л. Раков, В.Н. Колесников
Помощь пациентам с ожирением включает в себя профилактику увеличения массы (веса) тела, лечение сопутствующих заболеваний, снижение массы тела, поддержание достигнутого веса. Часто пациенты не могут ограничить себя в потреблении привычных продуктов, придерживаться предписываемых диет, поэтому большинству показана медикаментозная терапия.
Медикаментозная терапия рекомендуется пациентам с индексом массы тела (ИМТ) более 27 кг/м2 в сочетании с д