Конструкція та розрахунок на міцність плазмово-іонної двигунної установки та системи енергопостачання, страница 4

В качестве сотового заполнителя используем фольгу с шестигранными ячейками.

Рис 1.3 – Сотовый заполнитель.

Тогда масса сотового заполнителя вычисляется по формуле:

(1.7)

где  – плотность сотового наполнителя

(1.8)

кг/м– плотность алюминия.

 мм– толщина фольги

 мм – сторона шестигранника в сотах.

 кг/м

(1.9)

– площадь панели,

 м – толщина наполнителя.

м.

Таким образом масса сотового наполнителя

 кг.

Масса панели

(1.10)

где   – масса несущего слоя.

Несущий слой выполняется из стеклопластика П-5-5. Композиция П-5-5 на основе термореактивного связующего, модифицированного элементоорганическим соединением, стеклонитом и другими добавками, применяется для изготовления горячим прессованием деталей и изделий, работающих в условиях высоких температур.

(1.11)

 кг/м– плотность П-5-5,

м – толщина несущего слоя.

кг.

Тогда

кг.

1.1.5 Определение массы петели

Массу петель определим оценочно по формуле:

(1.12)

где l_п = 8 10^{-2 м – размер пластины петли;}

δ_п = 3 10^{-3 м – толщина пластины;}

t_п = 1,6 10^{-2 м – ширина перегородки;}

l_п = 8 10^{-2 м – длина перегородки;}

t_пр = 2 10^{-2 м – оценочная ширина;}

δ_пр = 3 10^{-3 м – оценочная толщина;}

ρ_Ti = 4,507 10³ кг/м³ – плотность титана, из которого выполнена петля.

 кг.

М_пан = (6,087 + 3,074 +0,93) 1,05 = 10,6  кг.

1.2 Расчет на прочность панели при колебании панели, с частотами, возникающими при раскрытии.

Вся масса панели распределена по ней равномерно, поэтому ее расчет можно свести к расчету балки (рис1.4)

Рис 1.4 – Расчетная схема балки.

Максимальное отклонение конечной точки балки

(1.13)

 м – допустимое отклонение конечной точки балки;

 – угловая скорость в момент остановки панели.

(1.14)

 – угол который проходит панель при раскрытии

 с – время, за которое панель должна раскрыться.

Тогда

 1/с.

– собственная частота колебаний балки.

(1.15)

 – погонная масса балки:

(1.16)

 кг/м.

Осевой момент инерции сотового наполнителя расчитывается по формуле:

(1.17)

 (м)

Модуль упругости для сотового наполнителя:

(1.18)

 Па модуль упругости алюминия.

 Па.

Собственная частота колебаний

 

Максимальное отклонение панели:

Условие выполнено.

Максимальный момент будет в корневом сечении балки. Находится по уравнению

(1.19)

 Нм.

Проверку на прочность проводится по формуле

(1.20)

Где  – момент сопротивления сечения балки

(1.21)

(м).

МПа.

Тогда

.

2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАЗМЕННО-ИОННОГО ДВИЖИТЕЛЯ.

2.1 Принцип работы ПИД и схема его расчета

Описание общих черт плазменно-ионного движителя необходимо для детального анализа механизмов, определяющих работу ПИД и его конструктивные особенности.

Принцип работы движителя заключается в следующем: электроны, эмитируемые катодом, двигаясь, сталкиваются преимущественно с нейтральными атомами. Эти столкновения, а, следовательно, и процессы ионизации зависят от энергии электронов, их концентрации, напряжения разряда магнитного поля. Энергия электронов является основным фактором для эффективной работы движителя.

Неупругие столкновения первичных электронов с атомами или ионами приводят к перераспределению их энергии. Электроны, получившиеся в процессе ионизации атомов можно рассматривать как вторичные, которые обычно имеют максвелловскую функцию распределения. В ПИД первичные и вторичные электроны находятся одновременно.

Ионы ускоряются в основном в направлении градиента потенциала плазмы. Так как все ионы в заданной точке двигаются в одном общем направлении, то столкновения между ними должны мало влиять на их движение.