Особенности расширения струй электроракетного двигателя на низкой околоземной орбите

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При решении задач о разлете плазменных струй электроракетного двигателя в космосе необходимо учитывать влияние магнитного поля Земли на формирование плазменного потока. В работе показано, что под воздействием геомагнитного поля плазменные струи приобретают на некотором расстоянии от источника специфические трехмерные формы, двояковыпуклые плазменные лепестки — «корсуноиды». Сила такого воздействия определяется параметром электромагнитного взаимодействия — параметром Ампера, равного отношению масштаба поперечных электромагнитных сил к градиенту давления.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. М. Твердохлебова

АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (АО «ЦНИИмаш»)

Автор, ответственный за переписку.
Email: katya.tverdokhlebova@gmail.com
Россия, Королев, Московская область

А. Г. Корсун

АО «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (АО «ЦНИИмаш»)

Email: katya.tverdokhlebova@gmail.com
Россия, Королев, Московская область

Список литературы

  1. Вопросы теории плазмы / под ред. Леонтовича М.А. M.: Госатомиздат, 1963. вып. 2.
  2. Роуз Д., Кларк М. Физика плазмы и управляемые термоядерные реакции. М.: Госатомиздат, 1963.
  3. Aрцимович Л.A. Управляемые термоядерные реакции. M.: Физиздат, 1963.
  4. Moрозов A.И. Физические основы космических электрореактивных двигателей. Элементы динамики потоков в ЭРД. M.: Атомиздат, 1978. Т. 1.
  5. Физика плазмы и проблемы управляемого термоядерного синтеза. Вып. 1.: (доклады I конференции по физике плазмы и проблеме управляемых термоядерных реакций) / АН УССР. Физико-технический ин-т / отв. ред. К.Д. Синельников. Киев: Изд-во АН УССР, 1962. 176 с.
  6. Gabdullin F.F., Korsun A.G., Tverdokhlebova E.M. et al. The Plasma Plume of the ISS Plasma Contactor Unit under the Effect of the Geomagnetic Field // Proc. 30th International Electric Propulsion Conference, Florence, Italy. 2007. Art. ID. IEPC-2007-049.
  7. Корсун А.Г. Твердохлебова Е.М., Надирадзе А.Б. и др. Вопросы защиты космических аппаратов от электрофизического воздействия. Системная баллистика и эффективность космических систем дистанционного зондирования земли. М.: ЭНЦИТЕХ, 2012. С. 10–236.
  8. Брагинский С.И. Явления переноса в плазме // Вопросы теории плазмы / под ред. Леонтовича М.А. M.: Госатомиздат, 1963. Т. 1. С. 183–272.
  9. Korsun A.G., Tverdokhlebova E.M. The Characteristics of the EP Exhaust Plume in Space // Proc. 33rd Joint Propulsion Conference and Exhibit. Seattle, WA, USA. 1997. https://doi.org/10.2514/6.1997-3065.
  10. Габдуллин Ф.Ф., Корсун А.Г., Твердохлебова Е.М. Сопоставление теоретических моделей плазменных струй электрореактивных двигателей с экспериментальными данными // Теоретические и экспериментальные исследования вопросов общей физики. Под ред. акад. Н.А.Анфимова. М.: ЦНИИмаш, 2006. С. 40–70.
  11. Korsun A.G., Borisov B.S., Tverdokhlebova E.M et al. Comparison between Plasma Plume Theoretical Models and Experimental Data // 26th International Electric Propulsion Conf. Kitakyushu, Japan. 1999. Art.ID. IEPC-99-221.
  12. Advanced Interplanetary Missions Using Nuclear-Electric Propulsion. Report of Joint Study Group. 1st Institute of Physics, University of Giessen, Germany, 1995.
  13. Kim S.-W., Foster J.E., Gallimore A.D. Very-Near-Field Plume Study of a 1.35 kW SPT-100 // 32nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. Orlando, Fl, 1996. Art.ID. AIAA 96-2972.
  14. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. M.: Наука, 1967. Вып. 5.
  15. Бишаев A.M., Kaлашников В.K., Kим В. и др. Численное моделирование плазменной струи СПД, распространяющейся в среде низкого давления // Физика плазмы. 1998. Т. 24. № 11. С. 923–928.
  16. Boyd I. A Review of Hall Thruster Plume Modeling // J. Spacecraft and Rockets. 2000. V. 38. Iss. 3. doi: 10.2514/6.2000-4662000.
  17. Корсун А.Г. Влияние внешнего магнитного поля на истечение струи низкотемпературной плазмы в вакуум // Ракетно-космическая техника. Научно-технический сборник. Сер. 15. 1990. Вып. 4. ГОНТИ № 1. С. 24–30.
  18. Корсун А.Г., Твердохлебова Е.М. Габдуллин Ф.Ф. Динамика искусственных плазменных образований в космосе // Модель космоса. Т. II. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. М.: Книжный дом Университет (КДУ), 2007. С. 918–944.
  19. Korsun A.G. Radial expansion of exhaust plasma plume of electric thruster // 24th International Electric Propulsion Conference. Moscow. 1995. Art.ID. IEPC-95-154.
  20. Рожанский В.А., Цендин Л.Д. Столкновительный перенос в частичноионизованной плазме. М. Энергоиздат, 1988.
  21. Рожанский В.А. Теория плазмы, СПб: Лань, 2012.
  22. Myers R.M., Manzella D.H. Stationary Plasma Thruster Plume Characteristics // Proc. 23rd International Electric Propulsion Conference. Seattle. 1993. Art.ID. IEPC-93-096.
  23. Михайловский А.Б. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 1. М.: Атомиздат, 1971.
  24. Kirdjashev K.P. et al. Measurements of Electromagnetic Emissions at Long-Term Tests of Т-100 // Proc. 24th International Electric Propulsion Conference, Moscow. 1995. Art.ID. IEPC-95-073.
  25. Garner C.E. et al. Performance Evaluation and Life Testing of the SPT-100 // 23rd International Electric Propulsion Conference. Seattle. 1993. Art.ID. IEPC-93-091.
  26. Sankovik J. et al. Performance Evaluation of the Russian SPT-100 Thruster at NASA LeRC // Proc. 23rd International Electric Propulsion Conference. Seattle.1993. Art.ID. IEPC-93-094.
  27. Хижняк Н.А., Азовский Ю.С., Гужовский И.Т. Взаимодействие плазменных сгустков с аксиально симметричным магнитным полем // Физика плазмы и проблемы управляемого термоядерного синтеза. Киев: Наукова думка, 1971. Вып. 2. С. 48–64.
  28. Корсун А.Г. Предельные токи в ускорителе плазмы с собственным магнитным полем // Журнал технической физики. 1974. Т. 44. Вып. 1. C. 202–206.
  29. Koрсун A.Г. Температурные слои в замагниченной плазме // Физика плазмы. 1981. Т. 7. № 1. C. 145–158.
  30. Korsun A.G., Tverdokhlebova E.M., Gabdullin F.F. The Earth’s Magnetic Field Effect upon Plasma Plume Expansion // Proc. 25th International Electric Propulsion Conference. Cleveland. 1997. Art.ID. IEPC-97-178.
  31. Boyd I. Hall Thruster Far Field Plume Modeling and Comparison to Express Flight Data // Proc. 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. Reno. 2002. Art.ID. AIAA 2002-0487.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конфигурация ИПО для разных значений угла α: (а) α = 0, струя истекает вдоль магнитного поля; (б) α = 30°, струя истекает под углом к магнитному полю; (в) α = 90°, струя истекает поперек магнитного поля (внизу справа показана другая проекция корсуноида).

Скачать (37KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Перестройка течения под действием магнитного поля.

Скачать (14KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Границы влияния геомагнитного поля на разлет плазменной струи ДАС Д-55 или СПД-100 в зависимости от высоты орбиты.

Скачать (11KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024