Исследование и разработка катодов нового поколения для стационарных плазменных двигателей (СПД)

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 05.07.10
  • Научная степень: Докторская
  • Год защиты: 1998
  • Место защиты: Калининград
  • Количество страниц: 302 с. : ил
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Исследование и разработка катодов нового поколения для стационарных плазменных двигателей (СПД)
Оглавление Исследование и разработка катодов нового поколения для стационарных плазменных двигателей (СПД)
Содержание Исследование и разработка катодов нового поколения для стационарных плазменных двигателей (СПД)

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КАТОДА-КОМПЕНСАТОРА. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИК
1.1. Состояние разработок катодов — компенсаторов
1.2. Основные представления о физических процессах в катодах — компенсаторах
1.3. Анализ и выбор конструктивной схемы катода — компенсатора
1.4. Экспериментальная база, системы и методы измерений
1.5. Методика исследования характеристик катодов — компенсаторов в диодной схеме и при длительных испытаниях
1.6. Перспективные катоды — компенсаторы повышенной мощности
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАТОДА-КОМПЕНСАТОРА
2.1. Интегральные характеристики катода — компенсатора..
2.1.1. Гидравлические характеристики
2.1.2. Расходные характеристики
2.1.3. Вольтамперные характеристики
2.2. Исследование параметров внешней плазмы и энергетических характеристик компенсатора
2.2.1. Зондовые измерения параметров плазмы
2.2.2. Энергетические характеристики
2.3. Взаимовлияние режимов работы катода и двигателя
2.3.1. Влияние катода на тяговые и энергетические характеристики двигателя
2.3.2. Условия работы катода — компенсатора в составе двигателя
2.3.3. Выбор места расположения катода — компенсатора на двигателе
2.3.3.1. Влияние места расположения катода — компенсатора на параметры двигателя
2.3.3.2. Влияние места расположения катода — компенсатора на запуск двигателя
2.4. Динамические характеристики катода — компенсатора и пути их улучшения
2.5. Разработка безнакального катода — компенсатора
2.5.1. Конструктивная схема БНК
2.5.2. Электрическая схема БНК. Блок поджига
2.5.3. Результаты параметрических испытаний БНК
2.5.4. Результаты ресурсных испытаний БНК
2.5.5. Результаты сравнительных испытаний двигателя СПД— 100 с накальным и безнакальным катодами
Глава 3. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ КАТОДА-КОМПЕНСАТОРА
3.1. Тепловой баланс катода — компенсатора
3.2. Температурный режим катода — компенсатора в период стартового нагрева
3.3. Тепловой режим катода — компенсатора при работе двигателя (авторежим)
3.4. Выбор параметров нагревателя и согласование их с блоком управления и преобразования (СПУ)
Глава 4. ВОПРОСЫ РЕСУРСА КАТОДА — КОМПЕНСАТОРА
4.1. Основные факторы, влияющие на ресурс катода — компенсатора
4.2. Влияние чистоты газа на длительность работы катода — компенсатора
4.2.1. Влияние чистоты газа на элементы конструкции катода (на примере катода КЭ — 1)
4.2.2. Ресурс геттера катода
4.2.3. Автономный блок очистки газа
4.3. Влияние материала эмиттера на ресурсные характеристики катода — компенсатора
4.4. Влияние способа изготовления эмиттера на его ресурсные характеристики
4.4.1. Методика проведения исследований. Анализ состояния канала катода
4.4.2. Результаты электронно — микроскопических исследований
4.5. Результаты ресурсных испытаний
4.5.1. 7500 —часовые ресурсные испытания в ОКБ «Факел»..
4.5.2. 7500 —часовые ресурсные испытания в 5РБ (США) и ОКБ «Факел»
4.5.3. Состояние катодов — компенсаторов после проведенных испытаний
4.5.4. Аномальная эрозия катода и разработка мероприятий по ее снижению
4.5.5. Результаты автономных ресурсных испытаний нагревателей катодов — компенсаторов
на число включений
Глава 5. ЛЕТНО-КОСМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КАТОДОВ-КОМПЕНСАТОРОВ В СОСТАВЕ ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
5.1. Результаты летно — космических испытаний катодов — компенсаторов на КА «Метеор»
5.2. Результаты летно — космических испытаний катодов — компенсаторов на КА «Метеор — Природа»
5.3. Эксплуатация катодов — компенсаторов на КА НПО ПМ и НПО им. Лавочкина и перспективы их использования на других российских и зарубежных КА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

(Уе~108 см/сек) и подставляя в (2 — 4) эти значения получим, что для самоподдержания разряда необходимо иметь в рабочем объёме плотность нейтрального газа п0 > 5*1016 1/см3. Оценивая температуру газа равной 2000 °К по уравнению состояния находим, что давление в полости при этом должно быть Рг > 10 мм рт.ст. Этому давлению соответствует расход тк ~ 0,1 мг/сек. Экспериментальными
исследованиями установлено, что нижний предел расхода ксенона в авторежиме, при котором в полости поддерживается указанное выше давление, составляет величину тк ~ 0,08 мг/сек (рис. 2—1).
Внутри канала катода плотность плазмы неравномерно распределяется вдоль оси. В полости катода образуется так называемая активная зона разряда [79] (рис. 1 —12а). Положение активной зоны зависит в основном от расхода газа и внешних параметров разряда для определенной геометрии полости.
Рассмотрим установившийся режим разряда для случая, когда активная зона находится в катодной полости. В ней образуется квазинейтральная плазма высокой плотности (пе= 1014...1015 1/см3), что подтверждается экспериментально, и динамика движения ионов определяется законами подвижности и диффузии. Радиус экранировки Дебая — Гюккеля в случае различия температур электронов Те и ионов Тг, определяется выражением:
Для пе ~ 1014 1/см3 при тк ~ 0,3 мг/сек, Те = 2...5 эВ и Тг~0,2 эВ дебаевский радиус гд ~ 10~4 мм, что значительно меньше гвн и характерных размеров активной зоны. Внешнее электрическое поле слабо проникает в плазму и можно предположить, что в активной зоне имеет место амбиполярная диффузия заряженных частиц обоих знаков
Активная зона разряда
(1-5)

Рекомендуемые диссертации данного раздела