Схема образования и ускорения ионов в ПИД, страница 2

Преимущества в более низких энергетических затратах на единицу тяги.

Для получения высоких характеристик ЭНДР должны удовлетворять ряду требований: рабочая температура внутренних стенок ~2200-2500 К, минимальная величина тепловых потерь, большой ресурс.

15

При решении многих практических задач в космосе перспективными являются импульсные плазменные движители (ИПД). Отличительные особенности и определенные преимущества ИПД послужили причинами широких исследований этого типа двигателя разработчиками космических систем различного назначения.

Практически мгновенная готовность к включению, незначительная инерционность, широкие пределы регулирования тяги и точность дозировки импульса, высокий ресурс, незначительная мощность источника питания, возможность использовать в качестве рабочего вещества различные газы, металлы, твердые и жидкие диэлектрики – далеко не полный перечень достоинств ИПД. Импульсный режим работы ИПД позволяет за промежуток времени  с затратить на ускорение рабочего тела энергию порядка  Дж без возникновения опасных напряжений в элементах и узлах ИПД. Они могут работать совместно с источниками электропитания сравнительно низкого уровня мощности (единицы или десятки ватт), обеспечивая в импульсе пиковые мощности Вт при токе в разрядном контуре А. Следует отметить, что в случае использования твердых рабочих тел возможно создание систем с примерно постоянной геометрией разрядного канала, что расширяет возможности применения ИПД данного типа.

Рисунок 1.1 Конструктивная схема рабочей камеры ИПД

К особенностям электропитания ИПД относится то, что ускорение рабочего тела производится от промежуточного накопителя энергии. В качестве такого накопителя используются электроконденсаторы. Преимуществом такого электропитания является растянутость во времени процесса заряда конденсатора при очень коротком времени разряда, что позволяет значительно сэкономить энергию, потребляемую от СЭС при высоких КПД.

16

Электроракетные движители (ЭРД) представляют собой устройство, в которых тяговое усилие получается в результате преобразования электрической энергии в кинетическую энергию выбрасываемой из них массы рабочего тела. С помощью ЭРД удалось получить, существенно, большие скорости истечения, чем в термохимических движителях. В настоящее время можно считать практически освоенным диапазон скоростей м/с. Могут быть получены еще большие скорости, тогда как для жидкостных ракетных двигателей, предельные скорости истечения составляют приблизительно м/с.

В последнее время интерес к ЭНРД возрос в связи с возможностью применять их для стабилизации и коррекции КЛА, для разгрузки гироскопов и управления положением на орбите долговременных обитаемых станций.

При использовании космических летательных аппаратов, предназначенных для работы на орбитах вокруг Земли и на трассах межпланетных перелетов, возникают разнообразные задачи. Эти задачи, при решении которых возможно применение ЭРДУ, могут быть разбиты на следующие классы:

1.  Коррекция орбит искусственных спутников Земли (ИСЗ) в целях устранения ошибок выведения и изменение орбиты в период активного существования спутника, обеспечение ориентации ИСЗ. К этому классу можно отнести выведении ИСЗ на заданную орбиту, коррекцию орбит (перемещение центра масс аппарата), ориентацию и стабилизацию ИСЗ (вращение аппарата вокруг центра масс).

2.  Перевод КЛА с опорной (околоземной) орбиты на более высокую. Для этого класса типична задача вывода КЛА на геостационарную орбиту.

3.  Обеспечение полета КЛА к другим планетам Солнечной системы, кометам, астероидам и т.д.

Характерные значения тяги, удельной тяги и времени работы двигательной установка (ДУ) для этих задач приведены в нижеследующей таблице.

Параметры ДУ, характерные для выполнения типичных космических задач