Стаціонарний плазмовий двигун з активним анодом

Стаціонарний плазмовий двигун з аісгивним анодом, у складі анодного блока з магнітопроводом, джерелами магніторушивної сили, ЗОВНІШНІМ та внутрішнім магнітними полюсами, які формують магнітну лінзу в розрядній камері, та анодом-газорозподільником, який містить, принаймні, одну пару секторів, по змінному струму ізольованих один від одного, які знаходяться під однією постійною напругою анодного потенціалу, при цьому кожна пара секторів під'єднується до підсилювача системи зворотного зв'язку та, принаймні, одного катода-компенсатора, який відрізняється тим, що підсилювач системи зворотного зв'язку має нелінійну форму фазочастотної характеристики з точкою перегину на частоті, яка відповідає частоті електронно-дрейфових коливань у плазмі двигуна, причому форма фазочастотної характеристики до точки перегину відповідає зсуву фази на кут 180°, а після точки перегину відповідає зсуву фази на кут 0° Винахід відноситься до космічної техніки, зокрема до електрореактивних рушівних установок на основі стаціонарних плазмових двигунів, які також можна назвати двигунами з замкнутою траєкторією дрейфу електронів У КОСМІЧНІЙ техніці застосовується стаціонарний плазмовий двигун, в складі анодного блоку з кільцеподібним, порожнинним анодомгазорозподілювачем, магнітопроводом, джерелом магніторушівної сили, ЗОВНІШНІМ та внутрішнім магнітними полюсами, які формують магнітну лінзу у розрядній камері, та по крайній мірі, одним катодом-компенсатором [Арцимович Л А и др Разработка стационарного плазменного двигателя и его испытание на ИСЗ «Метеор» Космические исследования - М Наука, 1974, т ХП, в 3, стр 455 ] Однак, присутність в розрядному проміжку двигуна дуже замагніченої плазми приводить до виникнення різного роду плазмових нестійкостей, які знижують інтегральні характеристики двигуна та його електромагнітну сумісність з бортовим радіоелектронним обладнанням инжекторы и плазменные ускорители М 1990, Vackhnuk S Р , Kapulkm А М , Maslenmkov N А , Pnsnyakov V F Freedback Stabilization of plasma instabilities in stationary plasma thrusters (SPT) // 2nd German-Russian conference on electric propulsion engines and their technical applications July 16-21, 1993 M 1993 ] В цьому двигуні, анодгазорозподілювач виконується із ізольованих один від одного по змінному струму попарно розташованих секторів, які находяться під однією постійною напругою - анодним потенціалом Кожна пара секторів, яка складається з сектора меншої площі - датчика, та сектора більшої площі - керуючого електроду, під'єднується до окремого каналу підсилювача системи зворотнього зв'язку, який має інвертуючу фазо-частотну характеристику Таким чином створюється місцевий граничний негативний зворотній зв'язок Однак, під його дією у двигуні подавлюються всі плазмові коливання, частота яких лежить в межах частотного робочого діапазону системи зворотнього зв'язку, в тому числі і електронно-дрейфові, які можуть сприяти кращій іонізації робочого тіла, що не дозволяє активно втручатися в процес плазмоутворення Відомий стаціонарний плазмовий двигун в якому для боротьби з плазмовими нестійкостями застосовують систему граничних зворотніх зв'язків [Вахнюк С П , Капулкин А М , Присняков В Ф Стабилизация плазменных неустойчивостей в ускорителях с замкнутым дрейфом электронов граничной системой обратных связей // Ионные В основу винаходу стаціонарного плазмового двигуна з активним анодом поставлено задачу вдосконалення стаціонарного плазмового двигуна з системою граничних зворотних зв'язків, шляхом введення особливої форми фазо-частотної харак (О 00 ю о> ю 59586 ють розділювачі 10 та 11, які входять до складу теристики підсилювача системи зворотнього підсилювача зворотнього зв'язку 12 Підсилювач зв'язку, що дозволяє забезпечити активне втруживиться напругою від джерела електроживлення чання в процес плазмоутворення двигуна 13 Ланку проходження розрядного струму замикає Суть винаходу полягає утому, що підсилювач катод-компенсатор 14 системи зворотнього зв'язку має нелінійну форму фазо-частотної характеристики з точкою перегибу Під ДІЄЮ різниці потенціалів ІІан прикладеної на частоті, яка відповідає частоті електроннодо анода-газорозподілювача 7 та катодадрейфових коливань у плазмі двигуна, причому компенсатора 14 у розрядній камері 5 виникає гаформа фазо-частотної характеристики до точки зовий розряд 3 електродинамічної точки зору, перегибу відповідає зсуву фази на кут у 180°, а тяга двигуна створюється силою Ампера, яка випісля точки перегибу відповідає зсуву фази на кут никає внаслідок взаємодії азимутального (хоу 0° ловського) струму з близькимдо радіального магнітного поля магнітної лінзи Одночасно, приТехнічний результат досягається тим, що засутність у розрядному проміжку двигуна дуже завдяки особливій формі фазочастотної характерисмагніченої, нерівновісної плазми приводить до тики підсилювача зворотнього зв'язку, у стаціонавиникнення різного роду плазмових нестійкостей рному плазмовому двигуні з активним анодом на Це викликає виникнення змінної складової відміну від прототипу не тільки подавлюються ниЩІЛЬНОСТІ електронної компоненти плазми Змінна зькочастотні коливання, що сприяє підвищенню складова розрядного струму, яка припадає на секелектромагнітної сумісності двигуна з бортовою тор 8, та пропорційна ЗМІННІЙ складовій ЩІЛЬНОСТІ радіоелектронною апаратурою, але і одночасно електронної компоненти плазми, відокремлюється підвищується амплітуда електронно-дрейфових за допомогою розділювача 10 зі складу коливань При цьому має місце нагрів електронів підсилювача зворотнього зв'язку 12 Після електричним полем хвилі без суттєвого підвищенпідсилення сигналу, він через другий розділювач ня енергетичного розпилу ІОНІВ та розходимості 11 надходить на сектор 9 анодагазорозподілювача іонного пучка, бо безпосередній захват ІОНІВ хви7 Підсилювач, фазо-частотна характеристика яколею неможливий, так як и фазова швидкість на го зображена на Фіг 2, інвертує сигнал - зсуває багато більша за азимутальне значення швидкості його фазу на кут 180° у низькочастотній частиніІОНІВ Нагрів електронної компоненти плазми спектру Таким чином, підсилений сигнал надхоелектричним полем хвилі і сприяє підвищенню дить до сектора 9 у протифазі до сигналу, який інтегральних характеристик двигуна, тобто дозвосприймається розташованим поруч сектором 8, ляє активно втручатися в процес плазмоутворенвнаслідок цього компенсується локальне збурення ня, електричного потенціалу, а отже і забезпечується На Фіг 1 зображений стаціонарний плазмовий подавления плазмових коливань Одночасно, сигдвигун з активним анодом нал з частотою рівною, або більшою за частоту На Фіг 2 зображена фазо-частотна характериелектронно-дрейфових коливань (точка соп на Фіг стика підсилювача системи зворотнього зв'язку 2) надходить до сектора 9 без зсуву фази відносно Стаціонарний плазмовий двигун з активним фази сигналу, який сприймається сектором 8, але анодом побудований наступним чином ЗОВНІШНІЙ підсиленим по амплітуді Внаслідок цього 1 та внутрішній 2 магнітні полюси магнітопровода відбувається підсилення амплітуди електронноЗ, разом з джерелом магніторушівної сили 4, викодрейфових плазмових коливань В свою чергу, наного, наприклад у вигляді соленоїда або підвищення амплітуди електронно-дрейфових постійного магніту, формують магнітну лінзу в розплазмових коливань призводить до нагріву и елекрядній камері з діелектричними стінками 5 аноднотричним полем електронної компоненти плазми, а го блоку 6 В розрядній камері розташований анодце і викликає поліпшення процесів іонізації у двигазорозподілювач 7, якій містить ізольовані від гуні нього, та один від одного по змінному струму сектори 8 та 9 Розділ ШЛЯХІВ проходження змінної та постійної складової розрядного струму забезпечу 59586 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна