Cosmic ResearchCosmic ResearchКосмические исследования0023-42063034-5502The Russian Academy of Sciences67259910.31857/S0023420623700176XTDOMTArticlesСтатьиUnknownStatistical Characteristics of Emission from Stationary Plasma Thrusters Operating with Various PropellantsСтатистические характеристики излучения стационарных плазменных двигателей при работе на различных рабочих телахPlokhikhA. P.ПлохихА. П.riame@mai.ruVazheninN. A.ВаженинН. А.riame@mai.ruResearch Institute of Applied Mechanics and Electrodynamics of the Moscow Aviation Institute, 125080, Moscow, RussiaНаучно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института0109202361536036727022025Copyright ©; 2023, А.П. Плохих, Н.А. ВаженинCopyright ©; 2023, А.П. Плохих, Н.А. Важенин2023А.П. Плохих, Н.А. ВаженинА.П. Плохих, Н.А. Важенинhttps://journals.eco-vector.com/0023-4206/article/view/672599

The procedure of experimental determination of statistical characteristics of own electromagnetic radiation of a laboratory mock-up of an SPT-70 stationary plasma thruster developed by the Research Institute of Applied Mechanics and Electrodynamics of the Moscow Aviation Institute is described. The study investigated the temporal complex implementation of the processes of radiation of the SPT-70 with a sampling duration of 1 ms and an analysis band of 140 MHz for characteristic central frequencies of 0.9, 1.050, 1.200, and 1.350 GHz (discharge power of 600 W, horizontal polarization) when working on various working bodies. The conducted studies allowed to obtain estimates of the statistical characteristics of the SPT-70 radiation for prospective working bodies The new results should be attributed to the fact that the obtained distribution laws for the common-phase and quadrature components of the complex envelope process of radiation differ significantly from the Gaussian one. As for the distribution of the amplitude envelope process, in general, there is a difference from the Rayleigh distribution law. In the transition from xenon to krypton, the degree of negativity and the difference from Rayleigh’s law increase. At the same time, the law of phase distribution of the complex envelope process is close to uniform and invariant to the type of working body.

Описана процедура экспериментального определения статистических характеристик собственного электромагнитного излучения лабораторного макета стационарного плазменного двигателя СПД-70 разработки Научно-исследовательского института прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института. Исследовались временные комплексные реализации процессов излучения СПД-70 при длительности выборки 1 мс и полосе анализа 140 МГц для характерных центральных частот 0.9, 1.050, 1.200, 1.350 ГГц (мощность разряда 600 Вт, горизонтальная поляризация) при работе на различных рабочих телах. Проведенные исследования позволили получить оценки статистических характеристик излучения СПД-70 для перспективных рабочих тел. К новым результатам следует отнести, что полученные законы распределения для синфазной и квадратурной компоненты комплексной огибающей процесса излучения существенно отличаются от гауссовского. Что касается распределения амплитудной огибающей процесса, то в общем случае имеет место отличие от рэлеевского закона распределения. При переходе с ксенона на криптон степень негауссовости и отличие от рэлеевского закона увеличиваются. При этом закон распределения фазы комплексной огибающей процесса близок к равномерному и инвариантен к типу рабочего тела.

Kim V., Zakharchenko V., Merkurev D. et al. Influence of Xenon and Krypton Flow Rates through the Acceleration Channel of Morozov’s Stationary Plasma Thruster on the Thrust Efficiency // Plasma Physical Reports. 2019. V. 45. Iss. 1. P. 11–20. https://doi.org/10.1134/S1063780X19010082Kim V., Merkurev D., Shilov E., Zakharchenko V., Kalyazin V. Study of the low-power krypton-operated stationary plasma thruster plume // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. V. 927. 13th Intern. Conf. Applied Mathematics and Mechanics in the Aerospace Industry (AMMAI’2020). 6–13 Sept. 2020, Alushta, Russia. 2020. Art. ID. 012053. https://doi.org/10.1088/1757-899X/927/1/012053Плохих А.П., Важенин Н.А., Меркурьев Д.В. Влияние рабочих веществ на электромагнитную обстановку, создаваемую стационарными плазменными двигателями // Косм. исслед. 2023. Т. 61. № 5. https://doi.org/10.31857/S0023420623700140Важенин Н.А. Эмпирические модели законов распределения импульсных помех от стационарных плазменных двигателей // Тр. МАИ. 2012. Т. 59. 15 с.Плохих А.П., Важенин Н.А., Попов Г.А. Анализ влияния электромагнитного излучения стационарных плазменных двигателей на помехоустойчивость канала связи “Земля – космический аппарат” // Косм. исслед. 2019. Т. 57. № 5. С. 339–346. (Cosmic Research. 2019. V. 57. № 5. P. 317–324.)https://doi.org/10.1134/S0023420619050078Плохих А.П., Важенин Н.А., Попов Г.А., Шилов С.О. Спектральные характеристики собственного излучения электрических ракетных двигателей с замкнутым дрейфом электронов в радиодиапазоне для различных рабочих тел // Косм. исслед. 2022. Т. 60. № 5. С. 396–403.Важенин Н.А., Плохих А.П. Имитационное моделирование электромагнитного излучения стационарных плазменных двигателей // Изв. Российской Акад. наук. Энергетика. 2014. № 6. С. 118–131.Beiting E., Pollard J., Khayms V., Werthman L. Electromagnetic Emissions to 60 GHz from a BPT4000 EDM Hall Thruster // Intern. Electric Propulsion Conf. Toulouse France. 17–21 March 2003. Art. ID. IEPC-03-129. P. 17–21.Beiting E., Eapen X., Pollard J. et al. Electromagnetic Emissions from PPS®1350 Hall Thruster // 31st Intern. Electric Propulsion Conf. 20–24 Sept. 2009, Ann Arbor, USA. Art. ID. IEPC-2009-071. 13 p.