В будущее ЭРД перекроют диапазон мощ- ностей от единиц Вт до многих мегаватт. Они будут многорежимны, иметь управля- емый вектор тяги, высокие кпд вплоть до г] > 80%. Скажем коротко о ближайших задачах. 1. Описанные выше штатные СПД имели относительно небольшой кпд и боль- шую расходимость пучка. Было ясно, что радикально уменьшить расходимость потока можно только поместив зону ионизации не вблизи среза канала, а в глубине канала — в зону, где кривизна силовых линий наибольшая, применяя магнитные поля с нулевой точкой [259]. Лабораторная модель этого двигателя получила название СПД АТОН. Размеры устройства примерно такие как у М-70. После оптимизации эта модель показала уни- кальные характеристики. Её кпд (с учетом расхода ксенона в катоде-компенсаторе) приблизился к 65%, эффективный угол расходимости стал <^ 15°. Непосредствен- ные наблюдения показывают, что в оптимальном режиме поток внутри канала практически оторван от стенок, и при этом выходящая струя имеет цилиндрическую геометрию. Эта разновидность СПД была создана в МИРЭА (лаборатория А. И. Бугровой по идее А. И. Морозова (ИАЭ) и финансовом обеспечении французской фирмы SEP). В перспективные схемы СПД допускают существенное расширение диапазона рабочих параметров. Так, в лаборатории ИАЭ проводились успешные испытания модели с диаметром внешнего изолятора 300 мм. Мощность двигателя доходила до 30 кВт, а тяга, в зависимости от разрядного напряжения, была в интервале 100-150 г A-1,5 Н). При этом кпд было > 60% (рабочее вещество — ксенон). Но это далеко не предел. Наконец, надо отметить, что были проведены испытания СПД на разных рабочих веществах. В частности, начиная от водорода и до ксенона. Полученные результаты хорошо соответствуют установленному ранее критерию подобных разрядов (раз- дел 6.7). 2. В ряде лабораторий (СССР — РФ, Германия, США, Япония) интенсивно изучаются и оптимизируются прототипы возможных в будущем "торцевых" двига- телей: сильноточных (ТСД) и холловских (ТХД), о которых говорилось в п. 3.7.2. Первые опираются на собственное магнитное поле разряда, во вторых используется также внешнее магнитное поле. В англоязычной литературе ТХД обычно называ- ют "магнито-плазменными" двигателями (МПД)". Существенный вклад в создание и оптимизацию этих двигателей в СССР внесли А. А. Пбротников, В. Б. Тихонов, И.Н. Острецов [255]. ТХД и особенно ТСД имеют приемлемые характеристики (кпд. > 50%) при до- статочно больших мощностях (> 100 кВт) и при легких рабочих телах, в особенности на литии. В этих двигателях также наблюдается кризис тока, (п. 7.6.6) и по этой причине их следует называть "термо-магнитными". Только что рассмотренные торцевые двигатели являются двухэлектродными. Они содержат катод и сплошной анод. Однако был создан трехэлектродный ТСД, напоми- нающий КСПУ. Его замечательной особенностью является отсутствие кризиса тока, по крайней мере, при тех параметрах (w,Jp), при которых кризис наблюдался на двух электродных моделях [255]. 3. В начале п. 10.4.2 говорилось, что испытывалось в свое время много различных схем возможных прототипов ЭРД. Не описывая их сколько-нибудь подробно, только назовем наиболее привлекательные схемы: - двигатель с анодным слоем одноступенчатый; - двигатель с анодным слоем двухступенчатый; 528 Гл. 10. Примеры современных плазменных технологий - "коллоидный" двигатель (аналог ионного двигателя), но с ускорением заряжен- ных микрочастиц, возможно, наночастиц; - лазерный двигатель (аналог дугового, но с оптическим разрядом).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Перспективные схемы ЭРД» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
