Особенности испытания электрореактивных движителей различных типов, страница 6

Исследования ионнооптической системы проводятся методом моделирования на электролитической ванне. В ванну помещают металлические пластины той же формы, что и электроды ионнооптической системы, заполняют ванну электролитом, а к металлическим пластинам прикладывают определенные напряжения. Напряженность поля измеряют с помощью специальных зондов. Построив распределение напряженности электрического поля, рассчитывают траектории ионов.

Для моделирования ионных пучков с большой плотностью заряда необходимо дополнительно предусмотреть введение в ванну соответствующего эквивалента электрического поля, что осуществляют с помощью дополнительных зондов-электродов, установленных в дне ванны. Исследования проводятся методом последовательных приближений. Вначале на ванне определяют траектории ионов при отсутствии моделирования пространственного заряда. При исследованиях на ванне можно также учесть инжекцию электронов в ионный пучок. В электролитической ванне для предотвращения поляризации электродов должен применяться переменный ток.

При стендовых испытаниях необходимо иметь регулируемые источники напряжения и контрольно-измерительные приборы. На рисунке 4.9.5. показана принципиальная схема ионного ЭСД (с контактным источником ионов), с источниками питания и контрольно-измерительными приборами.

Для подавления вторичной эмиссии электронов со стенок вакуумной камеры при попадании на них пучка ионов используют специальную сетку, которая находится под отрицательным (по отношению к стенке вакуумной камеры) потенциалом.

4.9.5. Определение тяги ЭРД при летно-космических испытаниях.

Измерение тяги ЭРД при летно-космических испытаниях можно осуществить непосредственно с помощью специальных преобразователей, которые регистрируют силу, передаваемую ЭРД на корпус КЛА, и косвенным способом — на основе траекторных измерений полета КЛА.

Первый метод связан с применением специальных конструкций узлов крепления. Например, для измерения тяги могут использоваться чувствительные тензометрические преобразователи, которые установлены в местах крепления ЭРД к корпусу КЛА. С помощью системы радиотелеметрии выходные сигналы тензометрических преобразователей передаются на Землю.

Второй метод основан на радиоконтроле за траекторией КЛА. В этом случае тяга ЭРД определяется по изменению параметров движения КЛА по траектории или по изменению параметров орбиты.

Если по траекторным измерениям определить линейное ускорение а центра масс КЛА, то при известной массе космического аппарата М, можно вычислить тягу Р.

Летно-космические испытания с измерением линейного_ ускорения требуют стабилизации вектора тяги, что может быть обеспечено шарнирной подвеской ЭРД или применением управляющих газовых сопел.

Когда движение КЛА происходит в поле тяготения, наряду с тягой и силой инерции необходимо учесть силу гравитации. Траектория движения космического аппарата может быть окружностью, эллипсом, параболой или гиперболой.

Допустим, что КЛА совершает движение в центральном поле тяготения Земли, т. е. является ИСЗ. На ИСЗ установлен испытуемый ЭРД, который по командам с Земли включается на определенное время t и развивает постоянную тягу Р. При этом осуществляется маневр ИСЗ, в результате которого под действием управляющей силы (тяга ЭРД) происходит изменение параметров движения. Наиболее простым случаем является такой, когда тяга ЭРД направлена по касательной к орбите, а исходная (начальная) и конечная орбиты ИСЗ находятся в одной плоскости.

В общем случае траектория полета КЛА в центральном поле сил, когда ЭРД развивает постоянную тягу, представляет собою спираль. Для упрощения принимают условие, что скорость в любой точке спиральной траектории равна круговой орбитальной скорости в этой точке. Кроме того, считают, что исходная (начальная) орбита — круговая, а постоянная тяга ракетного двигателя направлена по касательной к круговой орбите.