Особенности испытания электрореактивных движителей различных типов, страница 4

Во-вторых, для энергопитания ионного ЭСД необходимо располагать высоковольтным источником тока. Это повышает требования к технике безопасности работы на таких стендах. Источники высоковольтного напряжения, подводящие шины, а также вакуумные испытательные камеры должны иметь специальные ограждения, а различные электроизмерительные приборы — надежную изоляцию.

Особенностью ионного ЭРД является небольшая тяга (порядка 10^-3 Н и даже меньше). Поэтому требования к испытательной и измерительной аппаратуре становятся более высокими.

На рисунке 4.9.2. показана горизонтальная вакуумная камера (длина 5 м и диаметр 1,5 м), которая предназначена для стендовых испытаний, ионных ЭСД. Внутри камеры расположен охлаждаемый жидким азотом оребренный конденсатор, который выполняет функции криогенного насоса. Использование пароструйных высоковакуумных насосов (с охлаждаемыми жидким азотом ловушками) и криогенного насоса обеспечивает получение в вакуумной камере давления ниже 1,3_*10^-5 Па. Продолжительность откачки вакуумной камеры ~ 16 ч. Особенностью установки является наличие шлюза, что позволяет производить замену испытуемых ионных ЭСД без нарушения вакуума в вакуумной камере.

Для получения высокого вакуума процесс откачки вакуумной камеры сочетают с ее прогревом и охлаждением. Такая операция способствует более полному обезгаживанию внутренних поверхностей и получению более высокого вакуума (рисунок 4.9.3.).

Для испытаний ионных ЭСД используются вакуумные камеры с двойными стенками, пространство между которыми откачивается. В вакуумных системах стендов для испытания ионных ЭСД используются безмаслянные средства получения высокого вакуума: турбомолекулярные вакуумные насосы, титановые сорбционные, криогенные и т. п.

В ионных ЭСД и в плазменных холловских ЭМД происходит разделение ионов и электронов. Из ускоряющей системы этих двигателей в окружающее пространство истекают интенсивные пучки ускоренных ионов с высокой плотностью ионного тока и сравнительно большими поперечными размерами. Для обеспечения нормальной работы этих двигателей необходимо осуществлять нейтрализацию ионных пучков.

Рассматривая электрическое состояние КЛА с работающим ионным ЭСД можно отметить две основные задачи, которые должны быть решены для обеспечения нейтрализации заряда истекающих ионных пучков.

Первая задача состоит в необходимости полной компенсации тока истекающих положительных ионов равным ему током отрицательно заряженных частиц. Компенсация общего тока истекающих ионов (токовая компенсация) необходима для сохранения электрического потенциала КЛА близким к потенциалу окружающего космического пространства. При невыполнении этого требования КЛА получит отрицательный заряд, что приведет к возвращению истекающих ионов, и нормальная работа ионного ЭСД прекратится.

Однако для нормальной работы ионных ЭСД и плазменных холловских ЭМД недостаточно обеспечить только токовую компенсацию. Необходима также нейтрализация пространственного заряда истекающих ионных пучков, т. е. непрерывная компенсация их положительного пространственного заряда на выходе из ионнооптической системы за счет введения отрицательно заряженных частиц (электронов). Для этой цели используют термокатоды или плазменные источники электронов.

Источник нейтрализующих электронов располагается вблизи выхода ионного пучка из ускорителя, где происходит соединение двух потоков разноименно заряженных частиц (ионов и электронов) в один устойчивый поток квазинейтральной плазмы. При этом обе упомянутые задачи нейтрализации — токовая компенсация и компенсация пространственного заряда ускоренных ионных пучков — решаются одновременно. При проведении стендовых испытаний ионных ЭСД должно быть обеспечено соответствие условий нейтрализации в вакуумной камере условиям свободного космического пространства.