АО ГНЦ «Центр Келдыша»

ЖРД

Жидкостные ракетные двигатели

Жидкостные ракетные двигатели – надежность, экономичность, экологичность, многоразовость

ЖРД будущего

Снижение стоимости

Энергомассовое совершенство

Новые материалы (включая УУКМ)

Высокая надёжность

Оптимальные параметры

Новые технологии (НАНО-, 3D)

В Центре Келдыша впервые была обоснована и экспериментально продемонстрирована высокая эффективность ЖРД, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, не имеющего аналога в мире.

Перспективные направления

• Освоение новых компонентов топлива в ЖРД
• 
  Разработка крупных элементов и составных частей ЖРД из композиционных материалов
• 
  Исследования устойчивости работы ЖРДУ в составе ракеты
• 
  Исследования теплообмена в ЖРД
• Лазерное зажигание
• 
  Управление вектором тяги
• 
  Разработка предложений по созданию перспективных многоразовых двигательных установок для нового поколения ракет-носителей
• 
  Вопросы экологии и безопасности
• 
  Внедрение современных методов математического моделирования на основе комплексных многодисциплинарных моделей двигателя и его агрегатов, разработка цифровых двойников изделий

Подробнее о цифровых технологиях

• Физическое моделирование отдельных агрегатов ЖРД и процессов в них с использованием современных систем измерений и управления на испытательном комплексе, включая огневые испытания, на штатных и модельных компонентах топлива

Подробнее об испытательном комплексе

Центр Келдыша стоял у истоков жидкостного ракетного двигателестроения.

Здесь созданы несколько поколений высоконадежных ЖРД.

/

Расчеты и проектирование

Экспериментальная двигательная установка на стенде

Летная эксплуатация

ЭРД

Электроракетные двигатели

Центр Келдыша обладает многолетним опытом создания электроракетных двигателей, которые успешно применяются в составе новейших космических аппаратов. Основные направления наших исследований сосредоточены на двух типах двигателей – холловских и ионных. При их разработке Центр Келдыша опирается на математические модели и расчетные пакеты собственной разработки, а также на собственные средства диагностики плазмы. Стендовая база предприятия позволяет проводить полный цикл экспериментальной отработки, в том числе испытаний на функционирование, воздействие механических, климатических и термоциклических нагрузок, измерения вектора тяги и параметров струи двигателя.

Для распределения и регулировки расхода рабочего тела в магистрали электроракетных двигателей в Центре Келдыша разрабатываются блоки управления расходом. Кропотливая работа по миниатюризации, проделанная в последние годы, позволила достичь уникальных массово-габаритных характеристик, не имеющих аналогов в мире.

Холловские двигатели

Центр Келдыша первым в мире создал летные образцы холловских двигателей с высоким, более 2000 с, удельным импульсом тяги. Разработано семейство холловских двигателей мощностью от 200 Вт до 10,5 кВт и тягой от 10 до 580 мН.

Стадия разработки: летная модель 

Стадия разработки: летная модель 

Блок управления расходом

Стадия разработки: летная модель

Стадия разработки: подготовка к летным испытаниям

Блок управления расходом

Стадия разработки: летная модель 

Стадия разработки: квалификационная модель (прошел полный цикл наземной отработки)

Блок управления расходом и Модуль

Ионные двигатели

Центр Келдыша разрабатывает ионные двигатели для применения на перспективных геостационарных аппаратах, транспортных модулях и межорбитальных буксирах. Самый большой из них ИД-500 мощностью 35 кВт и удельным импульсом 7000 с на сегодняшний день является самым мощным ионным двигателем в мире.

ИД-500

Стадия разработки: Квалификационная модель

Блок управления расходом БУР-500

ИД-200

Стадия разработки:
Квалификационная модель

Блок управления расходом БУР-200

ИД-200КР

Стадия разработки:
Квалификационная модель

Блок управления расходом БУР-200КР

Подробнее о цифровых технологиях

РДТТ

Ракетные двигатели твердого топлива 

Основными направлениями научно-технической деятельности Центра Келдыша в области ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ) являются:

• разработка опережающего научно-технического задела по перспективным схемам и конструкциям РДТТ различного назначения, организация работ по формированию программы развития РДТТ;
• 
  разработка программно-методического обеспечения для моделирования рабочих процессов в РДТТ, оптимизации их конструкции и анализа результатов экспериментальной отработки;
• 
  проведение комплексных испытаний штатных и перспективных теплозащитных и конструкционных материалов и наполнителей;
• 
  исследования свойств продуктов сгорания различных топливных композиций, включая дисперсный анализ конденсированных продуктов сгорания;
• 
  проведение расчетно-экспериментальных исследований РДТТ перспективной системы аварийного спасения РБАС ППТС.

Для проведения экспериментальных исследований создано специализированное испытательное и диагностическое оборудование, методическое обеспечение и программно-аналитические комплексы.

Россия продолжает делать сама | Политехнический музей

© Ядро квантового компьютера
Richard Kail/Getty Images

С момента открытия экспозиции Политехнического музея «Россия делает сама» прошло четыре года. За это время отечественные ученые успели совершить немало новых прорывов в самых разнообразных областях знаний. Мы выбрали для вас самые интересные.

Спиральная магнитная открытая ловушка

В 2007 году на юге Франции начали строить экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР. В случае успеха эксперимента человечество сможет получать в таких реакторах чрезвычайно дешевую и одновременно экологически чистую энергию.

Установка «Смола» на этапе сборки © Фото предоставлены к.ф.-м.н. А. Судниковым

Однако, чтобы это грандиозное сооружение заработало, вещество внутри реактора необходимо очень сильно разогреть, а для этого – суметь удержать плазму, образующуюся при нагреве, в замкнутом пространстве (так называемой камере реактора). Обеспечивать удержания будут особые закрытые «ловушки» для плазмы – «токамаки» (кстати, на модель токамака можно посмотреть в экспозиции «Россия делает сама»).

Первую такую ловушку советские физики разработали еще в 1951 году. Параллельно с этими разработками, ученые из разных стран проводили работы по созданию другого типа ловушек – открытых, более простых и дешевых. Но достигнув в открытых ловушках предела по температуре плазмы, которая была значительно меньше показателей токамаков, физики, казалось, прекратили исследования в этой области.

Однако недавно научное сообщество вновь заговорило о возможной успешности простых открытых ловушек.

В 2015 году исследователи из Института ядерной физики имени Будекера (Новосибирск) выдвинули абсолютно новую концепцию удержания плазмы, которая позволила им нагреть плазму до 10 млн градусов Цельсия. Спустя еще два года сибирские ученые создали и запустили уникальную установку «Смола» (Спиральная магнитная открытая ловушка), которая способна улучшить полученные ранее показатели в разы. Новая установка из Новосибирска делает реальными не только мечты об экологически чистой и доступной энергии, но и приближает нас к созданию плазменных двигателей для космического ракетостроения.

Электроракетный двигатель КМ-75

Впервые научное обоснование возможности межпланетных путешествий дал великий русский ученый и основоположник космонавтики Константин Циолковский. Еще в 1903 году он не только доказал возможность полетов на другие планеты, но и разработал проект первого ракетоплана. Тогда Циолковский предположил, что для осуществления этих задач отлично подойдут электроракетные двигатели.

Электрический ионный ракетный двигатель © NASA

Практические работы в этой области начались в 1970-х годах и продолжаются до сих пор – сейчас электроракетные двигатели чаще всего устанавливают на спутники. Однако есть надежда, что в недалеком будущем, достигнув определенной мощности, такие двигатели можно будет использовать для полетов на другие планеты Солнечной системы.

На данный момент наиболее мощные двигатели такого типа разработали ученые российского центра имени Келдыша. Одна из версий установлена на российском военном спутнике и уже три года бесперебойно функционирует в невесомости.

Установка для автоматической сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

С момента изобретения Николаем Славяновым в 1891 году электродуговой сварки плавящимся электродом, методы плавки и сварки металлов постоянно совершенствовались.

Сейчас одним из самых эффективных методов, который применяют в наиболее высокотехнологичных отраслях – например, в космическом ракетостроении – является способ сварки трением с перемешиванием, разработанный спустя 100 лет после изобретения Славянова. Такой способ сварки обеспечивает наиболее прочное соединение между деталями.

Технологический процесс можно разделить на два основных этапа. Сначала под действием трения края деталей нагреваются, и металл становится пластичным и равномерно деформируется. Затем, благодаря особой конструкции сварочного аппарата, которая представляет из себя вращающийся стержень, происходит так называемое перемешивание металлов двух деталей, что и обеспечивает прочное «склеивание» .

Однако метод сварки с перемешиванием имеет один существенный недостаток – хрупкость шва. Долгое время максимальная прочность, которой обладал такой шов, не превышала 70% прочности основного материала (то есть шов, по сравнению с остальной частью детали, был достаточно уязвимым к различным механическим воздействиям).

Существенно улучшить механические свойства шва удалось инженерам из России. Коллектив ученых из Института физики прочности и материаловедения, Томского политехнического университета и предприятия «Сеспель» (Чебоксары) усовершенствовали технологию, добавив в процесс мощное ультразвуковое воздействие. Это позволило повысить прочность шва по отношению к основному материалу до 95%.

Такой вид сварки прежде всего важен для аэрокосмической промышленности. Новая разработка российских ученых позволит существенно улучшить фюзеляжи и топливные баки космических ракет.

51-кубитный квантовый компьютер

Сегодня все сферы нашей жизни связаны с разнообразными гаджетами – компьютерами, планшетами, смартфонами. Мы привыкли к тому, что с каждым годом появляются новинки, чьи технические характеристики значительно лучше старых моделей.

Квантовый компьютер. Графический концепт © Getty Images

Но, как выяснилось, у таких «классических» компьютеров есть предел совершенства.

Так, ученые утверждают, что тактовая частота (а именно этот показатель определяет скорость работы компьютеров) имеет теоретический максимум – 10 ГигаГерц.

Другой предел – это количество транзисторов в микросхемах, благодаря которым и работают все современные компьютеры. Чем больше транзисторов, тем лучше. С момента изобретения первого транзистора, их количество каждые полтора года удваивалось. Однако, следуя этой логике, в итоге в недалеком будущем каждый транзистор должен состоять из атомов, что также невозможно.

Решить эти проблемы может создание принципиально новой вычислительной машины – квантового компьютера.

Чем устройство квантовых компьютеров отличается от классических?

В первую очередь, квантовые компьютеры совсем по-другому представляют информацию.

Мы знаем, что классические ЭВМ используют нули и единицы для описания всего окружающего мира. Каждый бит может находится только в одном состоянии (0 или 1).

В свою очередь, квантовые компьютеры, используя принцип суперпозиции, пользуются кубитами. Кубиты, в отличие от классических битов, могут находиться одновременно сразу в нескольких состояниях.

Благодаря этому рекордно возрастает скорость всех проводимых вычислений. Так, с некоторыми задачами, для решения которых самому мощному современному суперкомпьютеру потребовались тысячелетия, квантовый компьютер справится за минуты.

Как и в случае с транзисторами, чем больше кубитов, тем лучше. Последним достижением в этой области стал 51-кубитный квантовый компьютер, который создал коллектив ученых под руководством Михаила Лукина – сооснователя Российского квантового центра.

Прогресс квантовых компьютеров должен открыть совершенно новые возможности для человечества в самых разнообразных сферах. Например, благодаря мощным вычислителям, врачи смогут диагностировать рак на самых ранних стадиях, а инженеры – создавать сложные автопилоты.

Квантовый блокчейн

Создание квантовых вычислительных машин – огромный технологический прогресс. Однако их высокая производительность ставит под угрозу все существующие классические схемы шифрования данных, важных, в первую очередь, для финансовых операций.

Сейчас наиболее эффективной технологией, которая способная защитить все проводимые вами транзакции, является блокчейн. Впервые эту технологию описал японец Сатоси Накамото в 2008 году как некий инструмент для обмена самой популярной сейчас криптовалюты, биткоина.

В сущности, блокчейн – это база данных, которая состоит из отдельных блоков информации, организованным определенным образом. Каждый новый блок содержит в себе данные предыдущих блоков, благодаря чему практически невозможно внести изменения на любом этапе работы в системе. Особенно это привлекательно для банковской сферы в ситуации, когда участники сделки относятся к друг другу с определенной степенью недоверия, но должны достигнуть договоренности.

Блокчейн делает операции каждого видимыми для других партнеров, но не позволяет другим участникам взломать эти операции, поскольку каждый использует свою уникальную цифровую подпись.

Кроме того, блокчейн существенно ускоряет все сделки. Если при использовании классических схем, когда каждый шаг проверяется банками и юристами, на сделку уходит от 7 до 14 дней, то с блокчейном весь процесс займет не более нескольких часов.

Сейчас классические вычислительные машины не представляют угрозы для безопасности этой технологии. Однако совсем недавно ученые доказали, что более мощные квантовые компьютеры могут с легкостью получить доступ к самым сокровенным тайнам ваших финансовых операций.

О том, как можно решить эту проблему, задумались исследователи Российского квантового центра.

Главная особенность новой технологии – отсутствие электронных подписей, подделать которые для квантового компьютера не составляет труда. Теперь же все операции проходят автоматически, не запрашивая уникальной цифровой подписи.

Но что же тогда служит гарантом безопасности?

В этом случае за сохранность ваших данных выступают сами законы квантовой механики, согласно которым любая попытка определить состояние системы (непосредственно ваших финансов) автоматически ее изменяет. То есть каждый раз, когда злоумышленник попробует взломать квантовый блокчейн, он сам и поменяет все шифры. В результате, полученная им информация будет неактуальной.

Такой неуловимый блокчейн работает и на перспективу – в будущем он сможет выстоять в условиях резкого развития квантовых вычислительных машин.

Нейропротезирование

Разработки в области нейропротезирования – науки, находящейся на стыке нейробиологии и биомедицинской инженерии – за последние 15 лет в России достигли серьезных успехов.

Известно, что в большинстве случаев при спинальных травмах спинной мозг не повреждается полностью, то есть почти всегда существует надежда на восстановление подвижности.

Так, ученые лаборатории нейропротезов Института трансляционной биомедицины СПбГУ успешно используют гибкие электрохимические протезы в экспериментах на лабораторных животных. Нейрофизиологи из Петербурга за несколько недель способны восстановить у крыс подвижность даже в случае полной потери связей между спинным и головным мозгом.

Сам по себе нейропротез – это небольшая силиконовая пленка, которую пронизывают многочисленные каналы для введения лекарственных препаратов и электроды. Этот имплантат помещают под твердую мозговую оболочку и крепят к позвонкам.

Пока что применяют данные технологии только к лабораторным животным, однако есть шанс, что грамотное сочетание нейропротезирования и нейрофармакологии, поможет лечить даже такие сложные заболевания, как боковой амиотрофический склероз.

Полимер «швейцарский сыр»

Еще одной важнейшей задачей науки является создание программируемых материалов, которые будут определенным образом реагировать на изменения внешней среды – света, температуры, давления.

Ученые из Санкт-Петербургского университета и Института органической химии имени Зелинского разработали новый метод получения полимеров, который в будущем поможет упростить точечную доставку лекарств в нужные органы или ткани. Оказалось, что полимер, изготавливаемый из дешевого карбида кальция, по-разному ведет себя в различных веществах: в одних растворяется очень хорошо, а в других – совсем не растворяется. Таким образом, можно законсервировать в порах полимера необходимое вещество, которое не будет активировано до наступления определенных условий.

Любопытна и структура нового материала: под электронным микроскопом видно, что весь он «испещрен» упорядоченными порами, придающими полимеру сходство со швейцарским сыром.

Изготовление плазменных двигателей в России / Хабр

Гигантские звездолеты с призрачно светящимися двигателями стали одним из постоянных атрибутов космической фантастики. В то же время плазменные двигатели уже полвека успешно используются в настоящей космонавтике, и российские разработчики являются одними из мировых лидеров. Мне удалось посетить калининградское предприятие «ОКБ Факел» и увидеть, как создаются стационарные плазменные двигатели.

Стационарный плазменный двигатель (СПД) — это одна из разновидностей электроракетного двигателя, где электрическая энергия используется для ионизации газа и придания полученной плазме высокой скорости истечения из «сопла».

У такого двигателя нет топлива в привычном понимании, т.е. горючего и окислителя, необходимого для химической реакции с выделением тепла. СПД подходит практически любой газ, но лучше использовать химически неактивные и с высокой атомной массой, вроде аргона или ксенона. Плазменные двигатели обеспечивают очень высокую скорость выбрасываемой струи газа, например, для ксенона это около 30 км/с. Для сравнения, скорость выброса газа у одного из самых эффективных химических ракетных двигателей — кислород-водородного — около 4,5 км/с. Преимуществом химических двигателей является способность выбрасывать сразу много газа, что дает большую тягу. СПД же требует мощного источника электрической энергии, и даже с ним способен выбрасывать лишь незначительную массу газа за момент времени, то есть имеет очень малую тягу и требует много времени на разгон и торможение. Плазменные двигатели применяются только в космосе: оснащенные ими космические аппараты имеют относительно малый запас рабочего тела и большой размах солнечных батарей.

О возможностях использования электроракетных двигателей задумывались еще в начале XX века, но к первым испытаниям в космосе перешли только в 60-е годы. В 1972 году в системе ориентации советского спутника «Метеор» использовались два электроракетных двигателя: ионный и стационарный плазменный. СПД показал себя лучше, и советские специалисты сконцентрировались на этой разновидности. В создании экспериментальных образцов принимали участие специалисты «ОКБ Факел», и с того времени предприятие стало специализироваться на производстве двигателей такого типа, развивать и совершенствовать технологию.

В начале XXI века калининградский СПД-100 прошел успешные испытания на лунном спутнике Европейского космического агентства Smart-1.

После успешного полета к Луне европейские производители коммерческих геостационарных спутников стали закупать российские двигатели и создавать новые поколения спутников. Ранее на спутниках-ретрансляторах использовались химические двигатели на токсичном гидразине. Применение российских СПД открыло возможность создания т.н. «полностью электрических спутников», на которых уже не было химической тяги.

Калининградские СПД имеют довольно небольшой размер, но цикл их производства всё же требует немалых производственных площадей.

Разработчики «ОКБ Факел» активно сотрудничают с европейскими производителями и даже помогали французам сделать свой двигатель. Однако на предприятии строжайшие нормы безопасности. Фотосъемка на экскурсии была запрещена сотрудниками службы безопасности, а кадры использованные в репортаже, сняли позже сотрудники пресс-службы по моей просьбе.

На «ОКБ Факел» наглядно видна преемственность поколений.

Молодые работают рядом с опытными специалистами.

Кульманы давно заменены на САПР «Компас-3D» для разработки трехмерных моделей и выпуска конструкторской документации.

Цех механической обработки открывается современными станками ЧПУ.

— В некоторых случаях у нас токари пишут программы сами, — говорит генеральный конструктор предприятия Евгений Космодемьянский. И я понимаю, что пришло время выбросить свое удостоверение токаря второго разряда.

Однако в глубине зала работа идет на универсальных станках, где роль ручного труда сохраняет значение, и мои надежды на космическую карьеру возрождаются.

Необходимый этап создания космического двигателя — испытание. Для проверки СПД требуется смоделировать условия космоса, прежде всего вакуум.

Вакуумные камеры кажутся огромными для таких небольших двигателей. Они пригодны для испытания всей линейки двигателей, которые производят на «ОКБ Факел».

В советские времена здесь разрабатывали самый мощный двигатель в своем классе — СПД-290. Сейчас создается сравнимый по мощности СПД-230.

Своими глазами работу плазменного двигателя увидеть, к сожалению, не удалось, но фото нам предоставили.

Недавно «Роскосмос» показал классное видео с бортовых камер спутника Egyptsat-A, созданного в «РКК Энергия».

На этих кадрах, пожалуй, впервые миру показана работа плазменных двигателей СПД-70 в космосе.

Возможно, моя фраза про мировое лидерство «ОКБ Факел» может показаться излишне пафосной, но практика показывает правоту этих слов. Space System/Loral, Airbus — это одни из самых крупных производителей коммерческих спутников связи в мире, и они берут калининградские СПД. А совсем недавно заключен вероятно самый большой контракт в истории мирового спутникостроения — на несколько сотен модернизированных двигателей СПД-50М.

Когда проходила моя экскурсия сотрудники предприятия не признавались кто заказчик ссылаясь на соглашение о неразглашении. Позже информация попала в СМИ и теперь мы знаем, что это OneWeb. Проект низкоорбитального спутникового интернета предполагает запуск почти тысячи космических аппаратов в течение трех-четырех лет. И на каждом спутнике будет российский плазменный двигатель.

Новый заказ требует перестройки всего производства, ведь надо создавать практически по двигателю в день. Специалистов на работу набирают даже из других городов. Такой нагрузки не было никогда, поэтому под проект OneWeb провели модернизацию с новыми станками ЧПУ и оборудовали новое современное чистое помещение для сборки.

За каждым столом собирается по двигателю.

Готовые изделия запираются в специальном шкафу, где поддерживается определенный режим температуры и влажности.

Работа почти ювелирная и неподготовленным взглядом воспринимается непривычно. Обычно под сборкой космических двигателей понимается что-то более масштабное.

Зато в результате получаются вот такие красавцы.

Финальный этап экскурсии — музей предприятия. Здесь первым делом показывают историческую гордость, «лунный камин» — макет радиоизотопного теплогенератора, который был установлен на советских «Луноход-1» и «Луноход-2» и согревал электронику в холодные лунные ночи.

Разумеется, музейный образец не начинен полонием и не радиоактивен.

Еще одно направление производимых «ОКБ Факел» двигателей для космических аппаратов — термокаталитические. Они требуют химического топлива, но его разложение до газообразных компонентов происходит при помощи металлического катализатора, размещенного внутри двигателя. Для повышения интенсивности реакции катализатор нагревается подобно спирали электроплитки.

Термокаталитические двигатели имеют меньшую эффективность чем плазменные или даже химические двухкомпонентные, зато они позволяют создать более простую топливную систему. Обычно такие двигатели используются для ориентирования космических аппаратов и располагаются в блоках по несколько штук.

Особый интерес вызывает один музейный образец — стационарный плазменный двигатель, прошедший длительные испытания в вакуумной камере. Тысячи часов работы приводят к деградации поверхности двигателя под воздействием плазмы.

Такие испытания позволяют повышать ресурс двигателей. Сейчас СПД обеспечивают гарантированную работу в течение нескольких тысяч часов. И, по словам представителей «ОКБ Факел», этот ресурс многократно подтвержден заказчиками, и новые заказы лучше всего говорят о качестве.

Хотелось бы приурочить эту публикацию к Дню космонавтики, чтобы не на словах, а на примере «ОКБ Факел» показать, что у нас есть космос, надо просто уметь его готовить.

Выражаю признательность пресс-службе и сотрудникам «ОКБ Факел» и компании «Аскон» за большую помощь в подготовке материала.

Лаборатория «Исследования и разработка космических высокоимпульсных высокочастотных плазмодинамических электроракетных ионных двигателей»

Научные результаты:

1. Разработана физико-математическая модель процессов, протекающих в ИОС ВЧИД, включающая расчет электростатических полей электродов, траекторий движения первичного ионного пучка, траекторий вторичных ионов перезарядки, образующихся в объеме первичного пучка и в зоне нейтрализации, а также скорости эрозии УЭ. Проведено численное моделирование процессов в элементарной ячейке ИОС заданных геометрий, соответствующих конструкции ВЧИД-16 и ВЧИД-45М Ресурс УЭ из углеродного композита при номинальных режимах работы двигателя оценивается по результатам моделирования в 30000 часов.
2. Разработана усовершенствованная версия расчетной тепловой модели ВЧИД, основанной на расчете мощности, выносимой из плазмы ГРК потоками ионов и электронов. Расчеты выявили возможность заметного снижения температуры ГРК и ЭЭ, наиболее критического элемента конструкции ВЧИД в плане его термической деформации при тепловом нагружении. Результаты выполненных тепловых расчетов использованы в качестве исходных данных для проведения расчетов термической деформации электродов ИОС.
3. Выполнен цикл работ по доработке и адаптации расчетной термомеханической модели узла ИОС применительно к ВЧИД с диаметром ионного пучка 150…200 мм. Были численно определены дополнительные прогибы электродов, выполненных из разных материалов и имеющих различный начальный прогиб при тепловом нагружении с радиальным градиентом температуры 5 ⁰/см.        
4. Разработана тепловая модель двигателя ВЧИД-8 в приближении тепловыделения в объеме плазмы как в твердом элементе с распределенной объемной электропроводностью, подверженному индукционному нагреву. Такая модель автоматически реализует равенство мощности, выделенной в объеме и подведенной к стенкам. Проведено тепловое моделирование с использованием программного комплекса Comsol Multiphysics® v4.3b.
5. Разработаны лабораторные модели ВЧИД-10, ВЧИД-16, ВЧИД-16М, ВЧИД-45М.
6. Найдены конструктивные решения, позволившие значительно снизить цену иона и приблизиться к мировому уровню. Повышение характеристик модели ВЧИД ожидается при переходе к камерам меньшей длины, а также сферической и конической формы. В настоящее время данные камеры изготовлены и ведутся работы по подготовке к испытаниям моделей с ними.
7. Проведено исследование физических процессов в лабораторных моделях ВЧИД с целью получения режима максимальной эффективности. Показано, что для получения режима максимального КПД в индукционном разряде с емкостной связью в отличие от режима максимальной мощности необходимо, чтобы импеданс ВЧГ был меньше импеданса нагрузки, состоящей из согласующей цепи, ГРК совместно с индуктором и их паразитными емкостями. При выполнении указанных рекомендаций КПД ВЧГ совместно с разрядом может превышать 90 %.
8. Разработана, рассчитана и проанализирована эквивалентная схема индукционного разряда с емкостной связью, предназначенная для определения электрического импеданса ГРК совместно с индуктором. Результаты анализа показывают, что активная и реактивная части импеданса нагрузки зависят от основных плазменных параметров. Проведены детальные расчеты для моделей ВЧИД-45М и ВЧИД-10. В отличие от большинства публикаций, где, как правило, рассматривается цилиндрический индуктор, длина которого много больше радиуса, в данной работе дополнительно учтены конечные продольные размеры катушки индуктора, в частности, проведен анализ для короткого индуктора.
9. Разработан и изготовлен лабораторный образец ВЧГ-3000, предназначенного для использования в составе линейки ВЧИД размерностью ионного пучка от 100 до 450 мм. В основу работы ВЧГ положен принцип формирования сигнала с перестраиваемой частотой с помощью маломощного ЗГ, с последующим усилением в широкополосном усилителе и в усилителе мощности.
10. Проведены испытания ВЧГ-3000 на калиброванную резистивную нагрузку в виде коаксиального резистора сопротивлением 62 Ом с рассеиваемой мощностью 1000 Вт показавшие, что ВЧГ-3000 в исследуемом диапазоне частот обеспечивает требуемую мощность на резистивной нагрузке, а максимальная нелинейность показаний уровня ВЧ мощности, по данным стрелочного прибора генератора во всем диапазоне частот и мощностей не превышает 15 %.
11. Разработанный лабораторный образец ВЧГ-3000 может быть использован для отработки в наземных условиях линейки ВЧИД размерностью ионного пучка от 100 мм до 450 мм. При этом он устанавливается за пределами вакуумной камеры, а ввод ВЧ энергии осуществляется с помощью фидерных линий. В случае размещения двигателя на фланце с проходными разъемами для индуктора, СУ размещается вне вакуумной камеры. При размещении двигателя непосредственно в вакуумной камере СУ также размещается в вакуумной камере в непосредственной близости от выводов индуктора.
12. С использованием стендового ВЧГ-3000 проведены исследования режимов работы ВЧИД-10 для трех рабочих частот и трех значений объемного расхода РТ. Для каждого из вышеуказанных режимов осуществлялось изменение напряжения на индукторе при одновременном контроле тока пучка. Показано, что за счет регулировки выходной мощности генератора можно обеспечить изменение тока пучка от 20 мА до 190 мА, что полностью перекрывает возможные режимы работы ВЧИД-10.
13. Разработана методика измерения параметров ЭМП, создаваемых при работе ВЧИД, в диапазоне частот 1…18 ГГц. В основу методики положены измерения мощности шумового процесса (возникающего при работе ВЧИД) на выходе измерительной антенны с последующим пересчетом в напряженность электрического поля в раскрыве антенны. Измерения проводятся во всей полосе частот измерительной антенны и представляются в виде графиков зависимостей абсолютных значений напряженности электрического поля от частоты.
14. Разработанная методика измерения параметров электромагнитных полей, создаваемых при работе ВЧИД, представляет собой эффективный инструмент по исследованию помехоэмиссии линейки ВЧИД размерностью ионного пучка от 100 мм до 450 мм. С ее помощью можно проводить исследование помехоэмиссии ВЧИД в интересах задач электромагнитной совместимости с целью определения степени их влияния на бортовые системы КА.
15. Представлена методика оптимизации многовитковых траекторий межорбитального перелета КА с маршевой ЭРДУ. Особенностью представленной методики, по сравнению с результатами, представленными в предыдущих отчетах, является использование точной, неосредненной математической модели невозмущенного оптимального движения КА. Разработаны математические модели и методы моделирования возмущенных квазиоптимальных траекторий перелета с использованием, полученного ранее в устойчивого квазиоптимального управления с обратной связью. Представлен сравнительный анализ использования ВЧИД и СПД на современных и перспективных геостационарных КА. Выработаны рекомендации по областям применения ВЧИД. Перспективной областью применения ВЧИД с электрической мощностью 2 — 3 кВт оказалось их использование в составе корректирующих ЭРДУ геостационарных КА. ВЧИД мощностью около 5 кВт в ряде случаев могут составить конкуренцию двигателям СПД-140Д в задачах довыведения КА с маршевой ЭРДУ на ГСО по комбинированной схеме при возможности увеличения времени транспортной операции. Несмотря на то, что удельный импульс ВЧИД (в отличие от СПД-140Д) существенно больше оптимального для этой задачи, высокий КПД ВЧИД позволяет скомпенсировать связанные с этим потери в длительности выведения при корректной оптимизации параметров орбиты отделения КА от разгонного блока. Безусловно, перспективным является использование ВЧИД большой мощности (25…50 кВт) в составе перспективных многоразовых межорбитальных буксиров, имеющих в своем составе ТЭМ мегаваттного класса. Было определено, что один такой буксир может обеспечить современный коммерческий грузопоток на ГСО, реализуемый в Российской Федерации, в течение 5…6 лет при сокращении требуемого числа пусков ракета-носителей для реализации этой программы в 2,33…3,75 раза.

Внедрение результатов исследования:

Результаты исследований использованы при выполнении НИР и ОКР Федеральной космической программы Российской Федерации на 2016 – 2025 г., утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 23 марта 2016 г. № 230. Выполнены и выполняются следующие работы: «Устойчивость», «Партитура», «ДУ КА», «Форсаж», «Отработка» и «Эксплуатация МКС» и др.

Образование и переподготовка кадров:

За время существования лаборатории четырнадцать студентов получили дипломы о высшем образовании, было защищено шестнадцать кандидатских работ с присвоением званий кандидатов технических и физико-математических наук, а также три докторских работы с присвоением званий докторов технических наук.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Произведена модернизация и дооснащение стендовой базы, которая позволяет производить отработку и исследования рабочих процессов электроракетных двигателей мощностью до 50 кВт с поддержанием глубокого вакуума на расходах рабочего тела Хе до 30 мг/с. Стенд был оборудован необходимыми для работы ВЧИД системами электропитания, системами подачи рабочих газов в двигатели при их работе в камере, системами измерения основных параметров двигателей (потребляемой мощности, расходов рабочих газов, получаемой тяги и др.), системами автоматизированного сбора экспериментальных данных.

На стенде производятся исследования характеристик двигателей ВЧИД с двумя вакуумными камерами диаметром 2 м и рабочей длиной до 6,5 м и до 3,5 м, откачиваемых безмасляными криогенными, турбомолекулярными и форвакуумными насосами, обеспечивающими остаточное давление в вакуумной камере до 3,5´10^-6 мм. рт.ст. и рабочее давление не выше 5´10^-5 мм.рт.ст. при работе в камере ВЧИД (данные по рабочему давлению в вакуумной камере соответствуют лучшим мировым стандартам).

Сотрудничество:

Проведение совместной подготовки ряда Российско-Германских конференций по тематике электроракетных двигателей и их применения. Проведены стажировки сотрудников лаборатории ВЧИД одновременно с прохождением V Российско-Германской конференции по электрическим ракетным двигателям (V Russian-German Conference on Electric Propulsion), которая прошла с 07.09.2014 года по 12.09.2014, г. Дрезден, Германия, а также с прохождением 34-ой Международной конференции по электрическим двигателям (34th International Electric Propulsion Conference), которая прошла с 04.07.2015 года по 10.07.2015, г. Кобе, Япония (Kobe, Japan). Совместно с Гисенским Университетом им. Юстуса Либиха проведена работа по оценке тепловых полей ВЧИД с диаметром рабочей части 80 мм, а также осуществлена поставка системы питания, управления источника и самого источника RIM-20.

Последние новости в России — новости сегодня

03.10.17 12:28

Сотрудники Института археологии и этнографии совместно с коллегами из ханты-мансийского музея «Природы и Человека» в Ханты-Мансийском…

03.10.17 11:09

Ученые провели ряд исследований и нашли легкий способ избавиться от депрессии. Оказалось, что всего лишь один час зарядки в неделю способен…

03.10.17 10:21

Российские ученые решили отправить на Марс диктофон. Заведующий лабораторией Института космических исследований РАН Даниил Родионов…

03. 10.17 09:14

Итальянские ученые предложили использовать в ходе колонизации Марса лавовые трубы. Исследователи считают, что подземные пещеры и каналы…

03.10.17 07:48

В материале, опубликованном на сайте Центра NASA по изучению небесных тел, говорится о том, что небесное тело, которому дали наименование…

02.10.17 22:10

Исследователи сообщили, что последние наблюдения им позволили доказать, что в мире существуют плоские звезды. Астрономы опровергли теорию…

02.10.17 14:55

Как сообщил журналистам Игорь Комаров, технический облик будущей станции специалисты определят в течение ближайшего года. Также в этот срок…

02.10.17 14:26

Нобелевская премия по медицине и физиологии присуждена за исследования молекулярных механизмов, отвечающих за циркадные ритмы. Циркадные…

Новости СМИ2

02.10.17 13:44

Специалисты в области компьютерных технологий из Великобритании создали технологию, которая может прийти на смену телевизионному пульту…

02.10.17 11:04

Исследователи присвоили огромной груде льда имя А-68. В NASA отметили, что сделать фотографии айсберга сразу после его возникновения…

02. 10.17 10:15

Ученые в американском аэрокосмическом агенстве (NASA) подтвердили, что к Земле летит потенциально опасный астероид, обнаруженный…

01.10.17 17:27

Ученые из NASA благодаря мощным спутникам смогли зафиксировать аномальное поведение черной дыры. По словам астрофизиков, из черной дыры…

01.10.17 11:56

Происхождение радиоимпульса в настоящее время остается неясным. Любители уфологии высказали гипотезу, что его послали инопланетяне, однако…

Новости СМИ2

01.10.17 11:28

Землю и Тритон отделяет друг от друга расстояние в несколько миллиардов километров. Тень небесного тела исследователи увидят благодаря тому…

Новости СМИ2

01.10.17 10:10

Согласно расчетам специалистов, которые приводятся в интернете, небесное тело под названием 2012 ТС4 пролетит мимо планеты 12 октября…

01.10.17 09:50

Ученые из Великобритании рассказали, почему Земля ежегодно теряет свою массу. Согласно данным сотрудников Кембриджского университета, каждый…

30.09.17 15:00

Специалист из Нацгвардии Калифорнии Джон Сотос представил результаты многолетних исследований в области существования внеземной жизни…

30. 09.17 13:40

Такого сияния на Красной планете не было за всю историю наблюдения за этой планетой. Специалисты американского космического агентства (NASA)…

Новости МирТесен

29.09.17 15:26

Физики из Китая и Австрии провели при помощи первого квантового спутника связи «Мо-Цзы» первую межконтинентальную «телепортацию» частиц…

29.09.17 09:43

Британский астронавт Хелен Шарман заявила, что колонизации Марса угрожает секс. Специалист сослалась на проведенное исследование, целью…

28. 09.17 19:06

В среду наша планета вошла в поток быстрого солнечного ветра, вследствие чего на Земле произошла мощная магнитная буря, которой специалисты…

28.09.17 15:25

Как говорят правительственные источники, в белодомовских кабинетах началась паника: решали, под каким предлогом сорвать второй тур и…

28.09.17 12:13

Конспирологи подсчитали сроки вторжения на нашу планету инопланетной цивилизации. Согласно утверждениям уфологов, вторжение произойдет…

27.09.17 17:37

Секрет так называемых многометровых «ледяных колец» на экваторе планеты Плутон разгадан учеными американского агентства по аэронавтике…

27. 09.17 16:10

Если во внешней политике дела у США и России идут не лучшим образом, то в исследовании космоса все договоренности между странами остаются…

26.09.17 22:24

Научным специалистам из Университета Падуи и Университета Болонии удалось обнаружить на земном спутнике и Красной планете области, наиболее…

26.09.17 19:41

Исследователи из южноафриканского университета Витватерсранд смогли передать волны человеческого мозга в интернет с помощью мини-компьютера…

26.09.17 16:19

Исследователи НЛО внимательно изучили свежие снимки поверхности Красной планеты и обнаружили на них останки внеземного существа, причем…

26. 09.17 08:05

Эксперт Джон Сотос из Национальной гвардии Калифорнии в Сакраменто назвал главную угрозу, сроки и причину гибели человечества. Сотос провел…

25.09.17 22:13

Ученые планируют выращивать на МКС органы для космонавтов при помощи магнитного 3D-биопринтера. Распечатывать органы начнут в 2018 году, при…

25.09.17 15:12

Археологи впервые получили наглядное свидетельство того, как строились древние пирамиды в 2600 году до нашей эры. В морском порту…

25.09.17 12:52

На территории древнего Суздаля ученым удалось найти следы уникальных византийских и арабских артефактов. Раскопки в могильнике Шекшово…

25.09.17 12:46

Климат на Земле через 20 лет пройдет точку невозврата, в результате планета превратится во вторую Венеру. К такому выводу в ходе разработки…

25.09.17 10:54

Российский Центр имени Келдыша разработал новый электроракетный двигатель на 800 вольт — КМ-75.
По словам разработчиков, электродвигатель…

25.09.17 09:31

Ученые провели ряд сложных исследований и обнаружили самую близкую к нашей планете черную дыру. Масса космического объекта, согласно…

25. 09.17 09:11

Российская и американская стороны не намерены прекращать сотрудничество в сфере космоса. Об этом в понедельник, 25 сентября, заявил директор…

24.09.17 17:58

Биологи объявили об открытии необычного пещерного существа, которому «пришлось пройти долгий эволюционный путь адаптации к подземельям»…

23.09.17 21:40

Уничтожение Хиросимы и Нагасаки, а также геноцид в отношении индейцев во время предстоящих цунами и извержения вулканов искупят жители США.…

23.09.17 20:41

Ученые смогли найти источник высокоэнергетических частиц, которые достигают Землю на высокой скорости и с большой силой. Исследования…

23.09.17 09:02

Это не сказочный Мироед, а конкретная звезда-гигант, которая поглотила планеты свей системы, и даже не успела их все «переварить». Астрономы…

75 лет отечественной реактивной авиации

Семьдесят пять лет назад, 22 мая 1944 года, были подписаны постановления Государственного комитета обороны СССР №5945сс «О создании авиационных реактивных двигателей» и № 5946сс «О создании самолетов с реактивными двигателями».

История реактивных двигателей неразрывно связана с историей авиации: двигатель как сердце самолета определял дальнейшее совершенствование летательного аппарата. Прогресс в авиации на всем протяжении ее существования обеспечивался прежде всего прогрессом авиационных двигателей, а все возрастающие требования, предъявляемые авиацией к двигателям, являлись мощным стимулятором развития авиационного двигателестроения.

Первый самолет конструкции братьев Райт (США, 1913 год) был оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания, и это техническое решение господствовало в авиации на протяжении почти 40 лет.

К 1930-ым годам стало ясно, что обычный самолет с поршневым двигателем и воздушным винтом уже исчерпал возможности для дальнейшего прогресса. Требование повышения мощности входило в неразрешимое противоречие с другими требованиями, предъявляемыми к авиамоторам — компактностью и ограничением массы. Новые перспективы открывала эра реактивной авиации, которую предвидели конструкторы в различных странах мира. «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных», — писал К.Э. Циолковский в работе «Реактивный аэроплан» (1930).

Во второй половине 30-х годов в СССР, Англии, Германии, Италии, а несколько позже и в США шла напряженная научно-исследовательская и конструкторская работа по созданию реактивных двигателей. В этот период появились немецкие реактивные двигатели БМВ, «Юнкерс», в Англии — двигатель Ф. Уиттла (начало испытаний — 1937 год), в Италии — «Кампини — Капрони». Это были еще несовершенные экспериментальные двигатели, но их можно было устанавливать на специально построенные самолеты.

В 1939 г. совершает свой первый испытательный полет самолет Не-178 фирмы «Хенкель» с турбореактивным двигателем НеS3 фон Охайна. Перед войной В. Мессершмитт начал проектирование своего реактивного истребителя Ме-262. Первый полет на этом самолете состоялся в 1942 году. В 1942-43 годах истребитель проходил испытания, с августа 1944-го — запущен в серийное производство, наряду с самолетом «Арадо» Ar 234 Blitz. На обеих машинах устанавливались турбореактивные двигатели Jumo 004 производства фирмы «Юнкерс». Параллельно Мессершмитт работал над бесхвостым истребителем с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) Ме-163. Незначительное количество самолетов Ме-163 и Ме-262 успело поступить на фронт. Однако влияния на ход воздушной войны им оказать не удалось, так же, как и реактивному Хе-162.

Единственным реактивным самолетом союзников, принимавшим участие во второй мировой войне, был истребитель «Метеор» английской фирмы «Глостер». Его первый полет состоялся в 1943 году.

В СССР Б.С. Стечкин еще в 1929 г. разработал основы теории ВРД. В 1943 г. в ЦИАМ В.В. Уваровым, в 1930 г. начавшим работы над газовыми турбинами и газотурбинными силовыми установками, был разработан турбовинтовой двигатель комбинированной схемы с использованием тяги как от воздушного винта, так и от выхлопной струи. Первые образцы такого двигателя были построены в 1945-47 годы. К сожалению, работы по его доводке были прекращены.

Удачнее сложилась судьба разработок А.М. Люльки. Еще в 1937 году он разработал проект первого в стране авиационного реактивного двигателя. К 1941 г. он на 70% был изготовлен на Кировском заводе. Из-за войны работы приостанавливаются и возобновляются лишь в 1943 г., после формирования в ЦИАМ группы главного конструктора А.М. Люльки по разработке ТРД. Это начинание привело к созданию одного из самого успешных двигательных ОКБ СССР и первого отечественного турбореактивного двигателя ТР-1.

В работе над реактивным двигателем пригодился и опыт создания В. Н. Челомеем отечественного ПуВРД в 1942 г.

Отдельные вопросы создания реактивного двигателя решались уже при работах по совершенствованию поршневых моторов. Например, основа методологии расчетов сопловых устройств была заложена сотрудниками ЦИАМ при исследовании эффективности применения выхлопных патрубков для повышения тяги поршневых авиамоторов в 1939-1940 годах. Реактивная тяга выхлопа увеличила скорость истребителя ЛаГГ-3 на 20-30 км/ч.

Здесь уместно напомнить, что к концу войны скорость истребителей с поршневыми двигателями приблизилась к 700 км/ч. С.А. Лавочкин создал 4-пушечный истребитель Ла-9 со скоростью полета 690 км/ч.

Но при достижении больших скоростей начинает сказываться влияние сжимаемости воздуха, резко возрастает сопротивление самолета, а коэффициент полезного действия винта падает. Таким образом, добиться увеличения скорости за счет улучшения аэродинамики стало практически невозможно. Дальнейшее же повышение мощности поршневого двигателя вело к чрезмерному росту веса и габаритов винтомоторной установки. Это оказалось серьезным препятствием на пути достижения больших скоростей.

Временной, быстро осуществимой, но паллиативной мерой была установка на поршневых истребителях так называемых ускорителей — дополнительных ЖРД и прямоточных ВРД для кратковременного увеличения скорости. ЦИАМ оказал большую помощь в техническом решении этого вопроса. Первые работы в данном направлении — Як-3 с ЖРД, ЛА-5 с прямоточными ускорителями и экспериментальный МиГ.

Майское постановление Госкомитета обороны №5945сс, в числе прочих поручений, предписывало начальнику ЦИАМ В.И. Поликовскому и конструкторам института в крайне сжатые сроки — до декабря 1944 года — построить и предъявить на заводские испытания воздушно-реактивные двигатели на базе поршневых моторов ВК-107А и АЧ-30Б, а к марту 1945 года — создать и вывести на стендовые испытания экспериментальный ВРД тягой не ниже 2100 кг.

На государственных испытаниях Як-3 с двигателем ВК-107 показал скорость 720 км/ч. В марте 1945 года разработанный под руководством К. В. Холщевникова мотокомпрессорный Э-3020, представляющий собой комбинацию поршневого и реактивного двигателей, поднял в небо истребитель И-250 (МиГ-13). Самолет развил скорость 825 км/ч. При создании Э-3020 были заложены основы методологии проектирования, расчета и согласования узлов ГТД.

Серийное производство реактивных двигателей в Советском Союзе началось в 1946 году с двигателя РД-10, созданного на базе трофейного Jumo 004. Первый отечественный ТРД А.М. Люльки ТР-1 запущен в серию в 1947 году. Следует отметить, что в сравнительных испытаниях ТР-1 показал лучшую экономичность, чем Ju 004, при большей тяге и меньшей массе.

Первого мая 1947 года реактивные самолеты впервые пролетели над Красной площадью. К этому времени было выпущено значительное количество первенцев советской реактивной авиации — самолетов Як-15, разработанных на базе истребителя Як-3, с установленным в носовой части фюзеляжа двигателем РД-10, имевшем тягу 900 кг. При взлетном весе всего 2635 кг Як-15 достигал скорости более 800 км/ч.

Крупное серийное производство реактивных двигателей в СССР началось с выпуска двигателей РД-500 в 1948 и ВК-1 в 1949 годах. Их разработкой руководил В.Я. Климов, а испытания и доводка прошли при активном участии ЦИАМ. ВК-1 и его модификации поднимали в небо такие легендарные истребители, как МиГ-15 и МиГ-17, бомбардировщики Ил-28 и Ту-14. Экспериментальный Ла-176 с этим двигателем в 1948 г. впервые в СССР превысил скорость звука.

Впереди было не только создание советскими конструкторами самого мощного в мире на тот момент реактивного двигателя АМ-3 для Ту-16 и Ту-104, но и период бурного развития реактивной авиации…

Авторские права на данный материал принадлежат компании «ЦИАМ».
Цель включения данного материала в дайджест — сбор
максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по
авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и
качество данного материала.

Связи:Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (в процессе тестирования)

Формат A4/V2.

Фау-2 была беспилотной управляемой баллистической ракетой. Им руководил усовершенствованная гироскопическая система, которая посылала сигналы аэродинамические рулевые вкладки на плавниках и лопатках в выхлопе. Это было вызванный алкоголем ( смесь 75% этилового спирта и 25% воды), и жидкое кислородное топливо. две жидкости подавались в камеру тяги по два роторных насоса с приводом паровой турбиной. Паровая турбина работала на 5000 об/мин на двух вспомогательных топлива, а именно перекись водорода (80 %) и смесь 66% раствор перманганата натрия с водой 33%. Эта система произвела около 55 000 фунтов (24,947 кг) тяги в начале, который увеличился до 160 000 фунтов (72 574 кг) при максимальном скорость была достигнута. Мотор обычно сгорал за 60 секунд, нажав кнопку ракеты до примерно 4400 футов в секунду (1341 м/сек). Он поднялся на высоту от 52 до 60 миль (от 83 до 93 км) и имел диапазон от 200 до 225 миль (321 до 362 км). Фау-2 нес фугасную боевую часть. (аматол Фп60/40) взвешивание примерно 738 кг (1 тонна), который был способен сглаживание городского квартала. Первый боевой обстрел состоялся 8 и 19 сентября.44 против Парижа, затем Лондона, это было началом кампании Фау-2. Нажмите здесь, чтобы просмотреть большую схему А-4/В-2 системы двигателя Перед запуском пустой V-2 весит 10 000 фунтов. (4 539 кг), заправлен с топливом, спиртом, жидким кислородом, водородом перекись и перманганат натрия (катализатор). Воздушные батареи и азот батареи заправлены до 200 бар, и теперь ракета весит 28 000 фунтов (12 700 кг). Электрические кабели теперь подключены и гироскопы получают питание до 28 вольт / 60 Ампер, постоянный ток. Кабели подключены до запуска, батареи позаботьтесь о питание во время полета. После того, как все комплект, сжатый воздух (32 бар) прессует перекись водорода и натрий перманганат в 580 турбина ВД. Это приводит к вращению турбины. 3800 в мин. Эта турбина перемещает два насоса, которые впрыскивают спирт под давлением 23 бар. через 1224 форсунки (58 кг/сек) и жидкий кислород при 17,5 бар через 2160 форсунки (72 кг/сек) в камера сгорания при 23 бар. Смесь воспламеняется, где температура 2500 градусов Цельсия при 15 бар достигается, но не производит достаточно импульс для подъема Фау-2. Вскоре после проверки убедитесь, что движение работает правильно, скорость горения будет повышена и кабели отключены электромагнитно. Нажмите здесь скачать информацию о чертеже Температура в камере сгорания двигателя В-2 была около 2700 градусов Цельсия. Эта стенка охлаждается жидким этиловым спиртом. течет по двойнику стенки пучковой трубы и камеры сгорания, которые также нагрел этил алкоголь. В процессе горения сначала выделяется кислород вводят, не вводя воздух, затем самовозгорание топлива и жидкости кислород, затем идут газы с большой скоростью к концу сопла. Во время записи время (около 60 сек) V-2 управляется четырьмя графитовыми рулями и четырьмя лопастями. (на плавниках). Описать процесс рулевого управления, можно представить механика вертикальных лопаток и рули 1 и 3, а также горизонтальные лопасти и рулей 2 и 4, в этом способ. — Лопасти и рули 1 и 3 (реагируют вместе) контролировать колебание и курс в боковом движении, то движение в снарядах вдоль заданной оси, которая стоит перпендикулярно вертикальное движение так же вдоль оси. Рули 2 и 4 контролировать колебания и курс в вертикальном движении в том же образом на их оси. Лопасти 2 и 4 контролируют стабилизацию по крену. Лопасти 1, 2, 3 и 4 управляются по гироскопу. Они держат ось Фау-2 вертикальный. Рули 2 и 4 управляются другим гироскопом. Они берут уход за углом (как от вертикаль) ракеты во время горения. последний гироскоп управляется третьим гироскопом, который следит за тем, чтобы первый Миля будет прямо вверх, после этого он поворачивается до правильного высота достигнута, эта высота поддерживается до тех пор, пока скорость не станет достаточно высокой для достижения цель, наконец, последний гироскоп перекрывает подачу топлива. После выключение ракеты действует как обычный артиллерийский снаряд. Полностью заправленный V-2 имел 4900-килограммовый А-Stoff, который был жидкий кислород с температура минус 183 градуса по Цельсию, а 3710 кг смеси 75% этиловый спирт и 25% вода, называется B-Stoff. Кислород испарился так быстро, что автоцистерна тронулась с грузом станция с 6400 кг, так что когда они прибыли на площадку для заправки Фау-2, 1500 кг уже было испарился. Ракета также несла 175 кг T-Stoff, который на 80% состоял из водорода. перекиси и 22 кг Z-Stoff, который представлял собой смесь 1/3 часть перманганата натрия и 2/3 части воды. Последний предназначался для движения из 580 лошадиных сил турбина, сжатый воздух толкнул эти материалы при давлении 32 бар в этой турбине пар нагрелся до 385 градусов по Цельсию турбина до 3800 об/мин. Каждую секунду 58 кг спирта из 23 баров должны были быть нажата через 1,224 инъекционные порты и 72 кг кислорода под давлением 17,5 бар через 2160 отверстия для впрыска в камеру сгорания, что в итоге под давлением 15 бар довел температуру до 2500 градусов Цельсия. Начальный подъем давление составляло 3 тонны, что занимало 3 секунды (для наблюдение за хорошим зажиганием) а затем подняли до 25 тонн. Для В-2 требовалось 6967 кг сырья. (без взрывчатки и устройства), из которых 3 112 кг тонколистового металла (различная толщина) внешняя кожа. Средняя цена V-2 составляла 119 600 долларов. Рейхсмарка. А-4/В-2 Ракета имела дальность действия 234 мили. Максимум. время горения двигатель был 65-70 сек, незадолго до выключение двигателя А-4/В-2 весил 4040 кг на высоте 35 км, старт с усилием 1 G, а при отключении 8G, после выключения ракета улетела на высоту 97 км и упал на землю с ударной скоростью 3240-3600 км в час. Взлет был прямо вверх; Через 30 секунд после запуска он достиг скорости звука. При запуске против цели, близкие к дальности действия транспортного средства, отклонение между цель и попадание обычно составляли от 4 до 11 миль (7-17 км от цели). Это делало ракету пригодной только для использования против широко заселенные районы. На меньших дальностях прицеливания точность А-4/В-2 был улучшен. Leitstrahlstellung был направляющим лучом, повышенная точность A-4/V-2 несколько в более поздние дни кампания. Одна четверть все ракеты А-4/В-2 наводились с Leitstrahlstellung, только те запущен SS 500 Battery из Район Далфсен/Хеллендорн в Голландии. Описание столкновения А-4/Фау-2 будет таким: следует. Во-первых, хлыст треск звук взрывной волны, создаваемой ракетой (движение быстрее, чем скорость звука) отскакивает от точки удара как раз доли секунды до вспышка удара. За этим последовал хаос взрыва с обломки и земля взметнулись ввысь. Скоро нытье и порыв свиста воздух, когда звук догоняет ракету сопровождаемый оглушительным ревом приближающейся ракеты, которая сужается до тишина. Не может быть предупреждение. А-4/Фау-2 столкнулись со скоростью, в 3 раза превышающей скорость звука. Наступление Фау-2 продлится с сентября 1944 года по март 1945 года. За это время было запущено около 2500 ракет. период. Район Лондона было сбито более 500 ракет и несколько сотен больше упало в окружающем округа. Сначала Лондон и Антверпен были первичные цели, но ракеты также упали вокруг Ипсвича и Норвича, и многие Союзники удерживали цели во Франции, Бельгии и Голландии и даже самой Германии.

Открытый доступ SCIRP

Публикация научных исследований

Журналы от А до Я

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Подача статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

• Оценка ветровой энергии 17 станций штата Рио-де-Жанейро, Бразилия, тематическое исследование за 2020–2021 годы()

  Лаиса Прата Морейра Фернандес, Лаис Феррейра Назарет, Ярло Энрике Друмон Пирес Паскоаль, Карлос Эдуардо Фидель де Соуза и Силва, Андре Луис Ксавьер Гимарайнш Насри, Педро Скарпини Гомес Гнапп, Густаво Раймес Богеа Феликс, Рожерио Габриэль де Кастро Москейра, Карлос Альберто Хуниор Москейра де Оливейра, Сара Наллиа де Оливейра Коста, Ханс Шмидт Сантос

  Журнал библиотеки открытого доступа Том 9 № 9, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10.4236/oalib.1109215
  2 загрузки  16 просмотров

• Антиоксидантные свойства и антимикробная активность в экстрактах двух съедобных грибов, Pleurotus sajor caju и Schizophyllum commune ()

  Суджат Аль-Азад, Вивиан Чонг Ай Пинг

  Достижения в области биологических наук и биотехнологий Том 13 № 9, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10.4236/абб.2022.139023
  1 загрузок  13 просмотров

• Эпидемиологические аспекты диабетической ретинопатии в Центре применения диплома специализированных исследований в области офтальмологии (Cadeso)/Donka-Conakry()

  Сонасса Диане, Ибрахима Фофана, Тьерно Мадиу Бах, Мусса Диавара, Закари Адаму Туре, Оскар Адебайо Тонухеуа, Тамба Мина Миллимуно, Северин Бони

  Достижения в области инфекционных заболеваний Том 12 № 3, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10.4236/помощь.2022.123039
  1 загрузок  17 просмотров

• Гаплотипы MDR1 и полиморфизм G2677T/A позволяют прогнозировать ответ на иматиниб у тунисских пациентов с хроническим миелоидным лейкозом()

  Мариам Аммар, Соня Ктари, Моез Медхаффар, Ханен Гоззи, Моез Эллуми, Аднен Хаммами, Халед Зегал, Лобна Бен Махмуд

  Journal of Biosciences and Medicines Vol.10 No.9, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10.4236/jbm.2022.109009
  1 загрузок  13 просмотров

• Насилие, связанное с выборами, в Нигерии: перспективы здравоохранения, образования и безопасности. Качественное исследование ()

  Гамалиэль Аджоку, Оби Питер Адигве

  Открытый журнал социальных наук Том 10 № 10, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10.4236/jss.2022.1010010
  0 загрузок  11 просмотров

• Уровни тяжелых металлов и потенциальные экологические риски, оцененные на участке агроэкосистемы в тропическом регионе()

  Люк Календеле Лундеми, Стефани Салуму Нима, Эммануэль Казингуву Атибу, Криспин Кьела Муладжи, Тьерри Табу Тангу, Камилла Ипей Нсиманда, Роберт Буэя Суами, Мари Онококо Эсако, Дьедонне Эюл’Анки Мусибоно, Фернандо Пьедаде Карвальо

  Журнал геонаук и охраны окружающей среды Том 10 № 9, 14 сентября 2022 г.

  DOI: 10. 4236/gep.2022.109003
  1 загрузок  15 просмотров

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

Недавний прогресс и перспективы космических электрических двигательных установок на основе интеллектуальных наноматериалов

1. LoKeidarng, K. F. Deep Space Propulsion. A Roadmap to Interstellar Flight (Springer, New York, 2012) In 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf., Нэшвилл, Теннесси, 26–28 июля 2010 г. . Документ AIAA-10-6771 (Американский институт аэронавтики и астронавтики), (2010 г.).

3. Estublier D, Saccoccia G, Amo JG. Электродвижение на СМАРТ-1. ЕКА Бык. 2007; 129:40–46. [Google Scholar]

4. Санкаран К., Кэссиди Л., Кодис А.Д., Чуейри Э.Ю. Обзор вариантов двигателей для грузовых и пилотируемых полетов на Марс. Анна. НЮ акад. науч. 2004; 1017: 450–467. doi: 10.1196/annals.1311.027. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Takahata, Y. et al. Исследования и разработка мощных холловских двигателей с высоким удельным импульсом с магнитным слоем для пилотируемых исследований Марса. В Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-151/ISTS-2015-b-151 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

6. Kuninaka, H. et al. Исследователь астероидов Хаябуса с ионными двигателями на пути к Земле. В 31-й Международной конференции по электродвигателям. Документ IEPC-2009-267 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2009 г. ).

7. Кунинака Х. и Кавагути Дж. Уроки, извлеченные из путешествия исследователя астероидов Хаябуса в глубокий космос. В Аэрокосмическая конференция IEEE. Big Sky MT, 5 марта 2011 г. , 10.1109/AERO.2011.5747599 (IEEE) (2011).

8. Дарнон, Ф., Аррат, Д., Честа, Э., д’Эскриван, С. и Пилле, Н. Обзор деятельности по производству электрических двигателей во Франции. В 29-й межд. Эл. Prop. Conf., Принстон, 31 октября 2005 г. . Документ IEPC-2005-162 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2005 г.).

9. Дельгадо, Дж. Дж., Болдуин, Дж. А. и Кори, Р. Л. Космические системы Электродвигательная подсистема Loral: 10 лет работы на орбите. В Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-004/ISTS-2015-b-04 (2015 г.).

10. Дорожные карты технологий НАСА. TA10: Нанотехнологии. https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/2015_nasa_technology_roadmaps_ta_10_nanotechnology_final. pdf (2015 г.).

11. Sutton GP, ​​Biblarz O. Элементы ракетного двигателя . Нью-Йорк: Уайли; 2001. [Google Scholar]

12. Mazouffre S. Электрические двигатели для спутников и космических аппаратов: устоявшиеся технологии и новые подходы. Источники плазмы Sci. Технол. 2016;25:033002. дои: 10.1088/0963-0252/25/3/033002. [CrossRef] [Google Scholar]

13. Чарльз К. Плазмы для двигателей космических кораблей. Дж. Физ. Д заявл. физ. 2009;42:163001. doi: 10.1088/0022-3727/42/16/163001. [CrossRef] [Google Scholar]

14. Лукас Дж., Тил Г., Колбек Дж., Кейдар М. Дуговой двигатель с микрокатодным дуговым двигателем с высоким отношением тяги к мощности. АИП Пров. 2016;6:025311. дои: 10.1063/1.4942111. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Ильин А.В. Миссии VASIMR на солнечной энергии для поиска NEA и отклонения NEA. В 33-я конференция IEPC, Вашингтон, округ Колумбия . Документ IEPC-2013-336 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2013 г. ).

16. Левченко И., Романов М., Кейдар М., Бейлис И.И. Стабильные плазменные конфигурации в цилиндрическом магнетронном разряде. заявл. физ. лат. 2004; 85: 2202–2204. дои: 10.1063/1.1792795. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Charles C, Boswell RW, Takahashi K. Исследование источников радиочастотной плазмы для космических путешествий. Плазменная физ. Контроль. Фус. 2012;54:124021. doi: 10.1088/0741-3335/54/12/124021. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

18. Хаймс В., Мартинес-Санчес М. Двигатель Холла на пятьдесят ватт для микроспутников, микродвигатель для малых космических аппаратов. прог. Аэронавт. Астронавт. 2000; 187: 233–254. [Google Scholar]

19. Ito T, Gascon N, Crawford WS, Cappelli MA. Экспериментальная характеристика двигателя микрохолла. Дж. Пропул. Сила. 2007; 23:1068–1084. дои: 10.2514/1.27140. [CrossRef] [Google Scholar]

20. Холл, С. Дж., Кассон, С. Э. и Галлимор, А. Д. Производительность двигателя Холла мощностью 30 кВт с вложенным каналом класса 100 кВт. В 30-я конференция ITS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-125/ISTS-2015-b-125 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

21. Икеда Т., Тогава К., Тахара Х., Ватанабэ Ю. Эксплуатационные характеристики цилиндрических двигателей Холла очень малой мощности для наноспутника «ПРОИТЕРЕС-3» Вакуум. 2013; 88: 63–69. doi: 10.1016/j.vacuum.2012.04.012. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Тернер MJL. Ракетно-космические двигатели. Принципы, практика и новые разработки . Берлин – Гейдельберг – Нью-Йорк: Springer-Verlag; 2005. [Google Scholar]

23. Boeuf JP. Учебник: физика и моделирование двигателей Холла. Дж. Заявл. физ. 2017;121:011101. doi: 10.1063/1.4972269. [CrossRef] [Google Scholar]

24. Choueiri EY. Критическая история электродвижения: первые 50 лет (1906-1956 гг.) Ж. Пропуль. Сила. 2004; 20:193–203. дои: 10.2514/1.9245. [CrossRef] [Google Scholar]

25. Паттерсон М. Дж., Совей Дж.С. История электрических двигателей в Исследовательском центре Гленна НАСА: 19 лет.56 представить. Дж. Аэросп. англ. 2013;26:300–316. doi: 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000304. [CrossRef] [Google Scholar]

26. Hoskins, W. A. ​​et. др. 30-летний опыт полетов на электрических двигателях в Aerojet Rocketdyne. В 33-й межд. Конференция Electric Prop., Университет Джорджа Вашингтона, США, 6–10 октября 2013 г. . Документ ИЭПК-2013-439. Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2013).

27. Ким В. Электродвигательная деятельность в России. В 27-й межд. Электрический движитель. конф., Пасадена, Калифорния, 14–19.Октябрь 2001 г. . Документ ИЭПК-2001-005. Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2001 г.).

28. Брофи младший. Ионный двигатель НАСА для дальнего космоса 1. преподобный наук. Инструм. 2002; 73: 1071–1078. дои: 10.1063/1.1432470. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Rayman MD. Успешное завершение миссии в дальний космос 1: важные результаты без кричащего названия. Космическая техника. 2003; 23: 185–198. [Google Scholar]

30. Эдвардс К. и Манди Д. Разработка и тестирование пропорциональной системы подачи ксенона GOCE. В 3-й междунар. конф. по движению космических кораблей, 10–13 октября 2000 г., Канны, Франция, . Под редакцией Р.А. Харрис. Европейское космическое агентство ESASP-465. Серия: Отчет ЕКА на заседании COSPAR, Vol. 645, 571–578.

31. Casaregola, C. Электрическая двигательная установка для удержания станции и электрического подъема орбиты на платформах Eutelsat. In Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-97/ISTS-2015-b-97 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

32. Чуэйри Э.Ю. Новый рассвет для электрических ракет. Эффективные электрические плазменные двигатели направляют космические зонды нового поколения к внешним областям Солнечной системы. науч. Являюсь. 2009; 2009: 58–65. doi: 10.1038/scientificamerican0209-58. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

33. Rayman MD, Fraschetti TC, Raymond CA, Russell CT. Dawn: разрабатываемая миссия по исследованию астероидов главного пояса Весты и Цереры. Акта Астронавт. 2006; 58: 605–616. doi: 10.1016/j.actaastro.2006.01.014. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

34. Спецификация проекта Cubesat. Стэнфордский университет и Калифорнийский политехнический институт, версия 12. https://www.qb50.eu/index.php/tech-docs/category/13-extras?download=44:calpoly-cubesat-design-specification-rev-12. (2009).

35. Кейдар М. и др. Электродвигатель для малых спутников. Плазменная физика. Контроль. Фус. 57 , 014005 (2015).

36. Вуд, Д. X-47A Pegasus, дизайн и характеристики полетных и миссионерских систем. В 2nd AIAA Unmanned Unlimited Conf. семинар и выставка, Infotech@Aerospace Conf., 15–18 сентября 2003 г. . Бумага AIAA2003-6628. (Американский институт аэронавтики и астронавтики) 10.2514/6.2003-6628.

37. Habl, L.T.C., Gessini, P. & Gabriel, S.B. Проектирование двигательной установки CubeSat с использованием цилиндрического двигателя Холла. В Объединенной конф. 30-го ISTS, 34-го IEPC и 6-го NSAT, Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Бумага IEPC-2015-304/ISTS-2015-b-304 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2005 г.).

38. Staehle R, et al. Межпланетные CubeSats: открытие солнечных систем для широкого круга людей по более низкой цене. Дж. Смолл Сб. 2013;2:161186. [Академия Google]

39. Bell, I.C. et. др. Потенциал миниатюрных электродинамических тросов для расширения возможностей фемтоспутников. В 32-й межд. Electric Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-054 Общества электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

40. Барнхарт, Д. Дж., Проект очень маленького спутника для сетей космических датчиков. В Семинар ChipSat Университета Брауна, Провиденс, Род-Айленд, 18 февраля 2010 г. . http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a486188.pdf. Университет Суррея, Гилфорд Суррей, Великобритания (2008 г.).

41. Варнеке Б.А., Скотт М.Д., Лейбовиц Б.С., Чжоу Л., Беллью К.Л. Автономный узел 16 мм ³ на солнечных батареях для распределенных беспроводных сенсорных сетей. IEEE Proc. Sens. 2002; 2: 1510–1516. doi: 10.1109/ICSENS.2002.1037346. [CrossRef] [Google Scholar]

42. Cassady RJ, Hoskins WA, Campbell M, Rayburn C. Микроимпульсный плазменный двигатель (PPT) для космического корабля «Dawgstar». IEEE Аэросп. конф. проц. 2000;4:7–13. [Google Scholar]

43. Смирнов А., Райцес Ю., Фиш Н.Дж. Измерения плазмы в цилиндрическом холловском двигателе мощностью 100 Вт. Дж. Заявл. физ. 2004;95:2283–2292. doi: 10.1063/1.1642734. [CrossRef] [Google Scholar]

44. Смирнов А., Райцес Ю., Фиш Н.Дж. Параметрические исследования миниатюрных цилиндрических и кольцевых двигателей Холла. Дж. Заявл. физ. 2002; 92: 5673–5679. дои: 10.1063/1.1515106. [CrossRef] [Google Scholar]

45. Kagota, T. et al. Эксплуатационные характеристики мощных двигателей Холла с анодным слоем и высоким удельным импульсом для космических двигателей. In Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ ИЭПК-2015-153/ИСТС-2015-б-153. Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

46. Мито Ю., Нисида М., Кагота Т. и Кавамура Т. Эксплуатационные характеристики мощных двигателей Холла с высоким удельным импульсом для японских космических двигателей. В 33-й межд. Конференция Electric Prop., Университет Джорджа Вашингтона, США, 6–10 октября 2013 г. . Документ ИЭПК-2013-096. Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2013 г.).

47. Capacci, M. et al. Разработка двухступенчатого двигателя Холла для передовых телекоммуникационных, дистанционного зондирования и научных космических миссий. В 40-я Совместная конференция AIAA/ASME/SAE/ASEE. и выставка, 11 июля 2004 г., Форт-Лодердейл, Флорида, США . Бумага AIAA 2004-3771. Американский институт аэронавтики и астронавтики (2004 г.).

48. Андренуччи, М., Баттиста, Ф. и Пильеро, П. Методология масштабирования двигателя Холла. В 29-й межд. Конференция Electric Prop., Принстонский университет, 31 октября – 4 ноября 2005 г. , документ IEPC-2005-187. Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2005 г.).

49. Dannenmayer K. & Mazouffre, S. Элементарные законы масштабирования для проектирования двигателей малой и большой мощности на эффекте Холла. Progress Prop Phys . 2 , 601–616 (2011).

50. Лозано П.С., Уордл Б.Л., Молони П., Равал С. Наноинженерные двигатели для следующего гигантского скачка в освоении космоса. Миссис Бык. 2015;40:842–849. doi: 10.1557/миссис 2015.226. [CrossRef] [Google Scholar]

51. Леммер, К. Привод для CubeSats. Акта Астронавт. 134 , 231–243 (2017).

52. Леммер, К.М., Хуанг, В., Шастри Р. и Камхави, Х. Эрозия нагнетательной стенки двигателя Холла в зависимости от условий эксплуатации и фонового давления. В Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-279, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

53. Gamero-Castano, M. & Katz, I. Оценка эрозии двигателя Холла с использованием HP Hall. В 29-й межд. Электрическая проф. конф. Принстонский университет, Нью-Джерси, 31 октября 2005 г. . Документ IEPC-2005-303, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2005 г.).

54. Burton T, et al. Плазменная эрозия стеновых конструкций двигателей на эффекте Холла. Дж. Пропул. Сила. 2014;30:690–695. doi: 10.2514/1.B34882. [CrossRef] [Google Scholar]

55. Mazouffre S, Dannenmayer K, Pérez-Luna J. Исследование взаимодействия плазмы со стенками в двигателях на эффекте Холла с помощью калиброванного тепловизионного изображения. Дж. Заявл. физ. 2007;102:023304. дои: 10.1063/1.2757716. [CrossRef] [Google Scholar]

56. Mayrhofer PH, Mitterer C, Hultman L, Clemens H. Микроструктурный дизайн твердых покрытий. прог. Матер. науч. 2006;51:1032–1114. doi: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

57. Гаскон, Н., Кроуфорд, В.С., Кори, Р.Л. и Каппелли, М.А. Коаксиальный двигатель Холла с алмазной внутренней стенкой канала. В 42-й AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. и экземпляр, 9 июля 2006 г., Сакраменто, Калифорния, . Документ AIAA 2006-4995, Американский институт аэронавтики и астронавтики (2006 г.).

58. Auciello O, et al. Материаловедение и процессы изготовления новой МЭМС-технологии на основе тонких ультрананокристаллических алмазных пленок. Дж. Физ. Конденс. Иметь значение. 2004;16:R539– Р552. doi: 10.1088/0953-8984/16/16/R02. [CrossRef] [Google Scholar]

59. Podgursky V, et al. Рябь на поверхностях следов износа нанокристаллических алмазных пленок после возвратно-поступательного скольжения по керамическим шарикам. Трибол. лат. 2014;55:493–501. doi: 10.1007/s11249-014-0379-z. [CrossRef] [Google Scholar]

60. Auciello O, Sumant A. Обзор состояния науки и технологии ультрананокристаллических алмазных (UNCD™) пленок и их применение в многофункциональных устройствах. Диам. Относ. Матер. 2010;19: 699–718. doi: 10.1016/j.diamond.2010.03.015. [CrossRef] [Google Scholar]

61. Sumant AV, et al. Ультрананокристаллическая алмазная пленка в качестве износостойкого и защитного покрытия для механических уплотнений. Трибол. Транс. 2005; 48:24–31. doi: 10.1080/056981

893134. [CrossRef] [Google Scholar]

62. Konicek AR, et al. Влияние поверхностной пассивации на трение и износ тонких пленок ультрананокристаллического алмаза и тетраэдрического аморфного углерода. физ. Ред. Б. 2012; 85:155448. doi: 10.1103/PhysRevB.85.155448. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

63. Abreu CS, et al. Характеристики трения и износа керамики из нитрида кремния с покрытием из нанокристаллического алмаза HFCVD. Диам. Относ. Матер. 2006; 15: 739–744. doi: 10.1016/j.diamond.2005.10.042. [CrossRef] [Google Scholar]

64. Raitses Y, et al. Влияние вторичной электронной эмиссии на ток поперечного поля электронов в разрядах E×B. IEEE транс. Плазменные науки. 2011;39:995–1006. doi: 10.1109/TPS.2011.2109403. [CrossRef] [Google Scholar]

65. Баррал С., Зурбах С. и Дудек М. Экспериментальное исследование многослойного канала графит/BN для двигателя Холла. В 32-й междунар. Эл. Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. Paper 2011-192, Electric Rocket Propulsion Society (ERPS) (2011).

66. Баррал С., Маковски К., Перадзински З., Гаскон Н., Дудек М. Влияние материала стенки в стационарных плазменных двигателях. II Пристеночная и внутристенная проводимость. физ. Плазма. 2003; 10:4137–4152. дои: 10.1063/1.1611881. [CrossRef] [Google Scholar]

67. Райцес Ю., Стаак Д., Дунаевский А., Фиш Н.Дж. Работа сегментированного двигателя Холла с углеродно-бархатными электродами с низким уровнем распыления. Дж. Заявл. физ. 2006;99:036103. doi: 10.1063/1.2168023. [CrossRef] [Google Scholar]

68. Lee C, Wei X, Kysar JW, Hone J. Измерение упругих свойств и собственной прочности монослойного графена. Наука. 2008; 320:385–388. doi: 10.1126/science.1157996. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

69. Yap YK, et al. Испытание многослойных углеродных нанотрубок на ионную эрозию для перспективных космических двигателей. MRS Proc. 2004; 821: P3.7. doi: 10.1557/PROC-821-P3.7. [CrossRef] [Google Scholar]

70. Goebel DM, et al. Проводящие настенные подруливающие устройства Холла. IEEE транс. Плазменные науки. 2015;43:118–124. дои: 10.1109/ТПС.2014.2321110. [CrossRef] [Google Scholar]

71. Левченко И., Остриков К., Мерфи А.Б. Плазменные наноостровковые пленки Ge на Si: неизбежна ли фрагментация Странски-Крастанова? Дж. Физ. Д заявл. физ. 2008;41:0

. doi: 10.1088/0022-3727/41/9/0

. [CrossRef] [Google Scholar]

72. Lee S, Choi WS. Рост углеродных наностенок на подложках с металлическим покрытием с помощью химического осаждения из паровой фазы, усиленного микроволновой плазмой. Дж. Наноски. нанотехнологии. 2014;14:9174–9177. doi: 10.1166/jnn.2014.10106. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

73. Davami K, et al. Синтез и определение характеристик углеродных наностенок на различных подложках с помощью химического осаждения из паровой фазы, усиленного радиочастотной плазмой. Углерод. 2014;72:372–380. doi: 10.1016/j.carbon.2014.02.025. [CrossRef] [Google Scholar]

74. Микеллидес И.Г., Кац И., Хофер Р.Р., Гебель Д.М. Магнитное экранирование стенок от пучка незамагниченных ионов в холловском двигателе. заявл. физ. лат. 2013;102:023509. doi: 10.1063/1.4776192. [CrossRef] [Google Scholar]

75. Conversano, R.W. et al. Миниатюрный двигатель Холла с магнитным экранированием: усовершенствование конструкции и анализ производительности. В Совместная 30-я ISTS, 34-я IEPC и 6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-100/ISTS-2015-b-100, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

76. Трент, К. Р. и Галлимор, А. Д. EEDF Управление плазмой холловского двигателя с помощью расположенного ниже по потоку катода с обратной ориентацией. In Совместная 30-я ISTS, 34-я IEPC и 6-я NSAT Conf., Хиого-Кобе, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-41/ISTS-2015-b-41, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

77. Qing S, Xia G, Tang MC, Duan P. Оптимизированное размещение электродов вдоль канала холловского двигателя для фокусировки ионов. Дж. Заявл. физ. 2014;115:33301–33307. doi: 10.1063/1.4862299. [CrossRef] [Google Scholar]

78. Гебель, Д. М. и Полк, Дж. Э. Полый катод из гексаборида лантана для роботизированной миссии по перенаправлению астероидов Двигатель Холла мощностью 12,5 кВт. In Совместная 30-я ISTS, 34-я IEPC и 6-я NSAT Conf., Хиого-Кобе, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-43/ISTS-2015-b-43, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

79. Джессини, П., Габриэль, С. Б. и Ферн, Д. Г. Полый катод как микроионный двигатель. В 27-й межд. Электрический движитель. Conf., Пасадена, Калифорния, 14–19 октября 2001 г. . Документ IEPC-01-233, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2001 г.).

80. Рови Дж.Л., Галлимор А.Д. Эрозия неактивного катода в многокатодном ионном двигателе с сеткой. Дж. Пропул. Сила. 2008; 24:1361–1368. дои: 10.2514/1.37031. [CrossRef] [Google Scholar]

81. Milne WI, et al. Углеродные нанотрубки как источники полевой эмиссии. Дж. Матер. хим. 2004;14:933–943. doi: 10.1039/b314155c. [CrossRef] [Google Scholar]

82. Аплин К.Л., Кент Б.Дж. и Кастелли К. Характеристики полевой эмиссии многостенных углеродных нанотрубок с макроскопическим затвором для нейтрализатора космического корабля. В 30-й межд. Electric Prop. Conf., Флоренция, Италия, 17–20 сентября 2007 г. . Документ IEPC 2007-123, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2007 г.).

83. Singh LA, et al. Работа массива полевых эмиттеров из углеродных нанотрубок в среде факела двигателя на эффекте Холла. IEEE транс. Плазменные науки. 2015;43:95–102. doi: 10.1109/TPS.2014.2357337. [CrossRef] [Google Scholar]

84. Krauss AR, et al. Электронная полевая эмиссия для ультрананокристаллических алмазных пленок. Дж. Заявл. физ. 2001; 89: 2958–2967. doi: 10.1063/1.1320009. [CrossRef] [Google Scholar]

85. Garguilo JM, et al. Термоэлектронная полевая эмиссия массивов кремниевых наконечников с нанокристаллическим алмазным покрытием. физ. Ред. Б. 2005; 72:165404. doi: 10.1103/PhysRevB.72.165404. [CrossRef] [Google Scholar]

86. Райцес Ю., Каганович И. Д., Сумант А. В. Электронная эмиссия из нано- и микротехнологических материалов, имеющих отношение к электрическим двигателям. В 33-й междунар. Конференция Electric Prop., Университет Джорджа Вашингтона, США, 6–10 октября 2013 г. . Документ IEPC-2013-390, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2013 г.).

87. Яков М.В., и соавт. Плазма без катализатора усилила рост графена из устойчивых источников. Нано. лат. 2015;15:5702–5708. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b01363. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

88. Malesevic A, et al. Автоэлектронная эмиссия вертикально ориентированного графена с несколькими слоями. Дж. Заявл. физ. 2008;104:084301. дои: 10.1063/1.2999636. [CrossRef] [Google Scholar]

89. Williams L, Walker M, Kumsomboone V, Ready J. Срок службы и механизмы отказа автоэмиссионного катода из массивных углеродных нанотрубок. IEEE транс. Электронные устройства. 2010;57:3163–3168. doi: 10.1109/TED.2010.2069563. [CrossRef] [Google Scholar]

90. Кумар С., Левченко И., Остриков К., Маклафлин Дж.А. Плазменный рост углеродных нанотрубок без катализатора на механически записанных элементах Si произвольной формы. Углерод. 2012;50:325–329. doi: 10.1016/j.carbon.2011.07.060. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

91. Фанг Дж., Левченко И., Остриков К., Правер С. Сонохимические наноплунжеры: кристаллические золотые нанопроволоки путем кавитационного выдавливания через нанопористый оксид алюминия. Дж. Матер. хим. C. 2013; 1: 1727–1731. doi: 10.1039/C2TC00560C. [CrossRef] [Google Scholar]

92. Остриков К., Левченко И., Цвельбар Ю., Сункара М., Мозетич М. От нуклеации к нанопроволокам: одностадийный процесс в реактивной плазме. Наномасштаб. 2010;2:2012–2027. doi: 10.1039/c0nr00366b. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

93. Cvelbar U, et al. Однородно-нанопористые кристаллические нанопроволоки из субоксида в металл с помощью плазменного окисления и восстановления электронов. хим. коммун. 2012;48:11070. doi: 10.1039/c2cc35151j. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

94. Fang J, Levchenko I, Han ZJ, Yick S, Ostrikov K. Углеродные нанотрубки на нанопористом оксиде алюминия: от поверхностных матов до конформного заполнения пор. Наномасштаб Res. лат. 2014;9:390–398. doi: 10.1186/1556-276X-9-390. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

95. Кейдар М., Шашурин А., Делэр С., Фанг Х., Бейлис И.И. Обратный тепловой поток в двухслойном термическом метаматериале. Дж. Физ. Д заявл. физ. 2015;48:485104. doi: 10.1088/0022-3727/48/48/485104. [CrossRef] [Google Scholar]

96. Руджеро А., Пергола П., Андренуччи М. Малая электрическая двигательная платформа для активного удаления космического мусора. IEEE транс. Плазменные науки. 2015;43:4200–4209. doi: 10.1109/TPS.2015.24

. [CrossRef] [Google Scholar]

97. Sengupta, A. et al. Обзор программы VHITAL: двухступенчатый двигатель с очень высоким Isp, работающий на висмуте, с анодным слоем. В 29-й междунар. Эл. Prop. Conf., Принстон, штат Нью-Джерси, 2005 г. . Документ IEPC-05-238, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2005 г.).

98. Marrese-Reading, C. et al. Программа VHITAL для демонстрации характеристик и срока службы двигателя с очень высоким Isp Hall, работающего на висмутовом топливе. Документ AIAA 2005-4564, ISSN: 10877215 (2005 г.).

99. Чуэйри Э.Ю. Принципиальное различие между двумя вариантами двигателей Холла. физ. Плазма. 2001; 8: 5025–5033. doi: 10.1063/1.1409344. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

100. Дунаевский А., Райцес Ю., Фиш Н.Ю. Вторичная электронная эмиссия из диэлектрических материалов холловского двигателя с сегментированными электродами. физ. Плазма. 2003; 10: 2574–2577. doi: 10.1063/1.1568344. [CrossRef] [Google Scholar]

101. Кейдар М., Бейлис И.И. Явления переноса электронов в плазменных устройствах с дрейфом E×B. IEEE транс. Плазменные науки. 2006; 34: 804–814. doi: 10.1109/TPS.2006.874852. [CrossRef] [Google Scholar]

102. Ryu S, et al. Обратимое базисно-плоскостное гидрирование графена. Нано. лат. 2008;8:4597–4602. doi: 10.1021/nl802940s. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

103. Elias DC, et al. Управление свойствами графена с помощью обратимого гидрирования: свидетельство существования графана. Наука. 2009; 323: 610–613. doi: 10.1126/science.1167130. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

104. Macias-Montero M, et al. Диаграмма энергетических зон нанокристалла кремния приборного качества. Наномасштаб. 2016; 8: 6623–6628. doi: 10.1039/C5NR07705B. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

105. Аскари С., Сврчек В., Магуайр П., Мариотти Д. Взаимодействие квантового ограничения и гидрирования в квантовых точках аморфного кремния. Доп. Матер. 2015; 27:8011–8016. doi: 10.1002/adma.201503013. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

106. Bahlawane N, Kohse-Höinghaus K, Premkumara PA, Lenoble D. Достижения в области химии осаждения металлосодержащих тонких пленок с использованием газофазных процессов. хим. науч. 2012;3:929–941. doi: 10.1039/C1SC00522G. [CrossRef] [Google Scholar]

107. Ломбарски М., Эллисон Дж. Газофазная химия металлов и металлосодержащих ионов с многофункциональными органическими молекулами — исследование полезности таких ионов в качестве реагентов для химической ионизации. Ионная физ. 1983; 49: 281–299. [Академия Google]

108. Mikellides, I. et. др. Магнитное экранирование стенок ускорительного канала в долговечном холловском двигателе. В 46th Joint Propulsion Conf., Нэшвилл, Теннесси, 25–28 июля 2010 г. . Документ AIAA-2010-6942, Американский институт аэронавтики и астронавтики (2010 г.).

109. Шастри, Р., Камхави, Х., Хуанг, В. и Хааг, Т. Экспериментальное исследование пристеночной области двигателя NASA HIVHAC EDU2 Hall. In Совместная 30-я ISTS, 34-я IEPC и 6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-246/ISTS-2015-b-246, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

110. Шриваства С.К., Шукла А.К., Ваннкар В.Д., Кумар В. Структура роста и характеристика полевой эмиссии лепесткообразных углеродных наноструктурированных тонких пленок. Тонкие твердые пленки. 2005; 492:124–130. doi: 10.1016/j.tsf.2005.07.283. [CrossRef] [Google Scholar]

111. Рани А., Нам С., О К.А., Парк М. Электропроводность химически восстановленных порошков графена при сжатии. Карбон Летт. 2010;11:90–95. doi: 10.5714/CL.2010.11.2.090. [CrossRef] [Google Scholar]

112. Pop E, Varshney V, Roy AK. Тепловые свойства графена: основы и приложения. Миссис Бык. 2012;37:1273–1281. doi: 10.1557/mrs.2012.203. [CrossRef] [Google Scholar]

113. Завада С.Р., Макхарди Н.Р., Гордон К.Л., Скотт Т.Ф. Быстрое заживление, инициированное проколом, за счет полимеризации, опосредованной кислородом. ACS Macro Lett. 2015;4:819–824. doi: 10.1021/acsmacrolett.5b00315. [CrossRef] [Google Scholar]

114. Polk, J.E. et al. Обзор программ НАСА по созданию электрических двигателей на 2010–2011 годы. В 32-й Междунар. Electric Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-330, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

115. Тил Г., Фанг Х., Шашурин А., Кейдар М. Зажигание разряда в микрокатодном дуговом двигателе. Дж. Заявл. физ. 2017;121:023303. doi: 10.1063/1.4974004. [CrossRef] [Google Scholar]

116. Чанг Ю.М., Цзянь С.Р., Джуанг Дж.Ю. Нанорешетки и наноструктуры, напоминающие ульи, образованные плазменным травлением самоорганизующихся островков SiGe. Nanoscale Res Lett. 2010;5:1456–1463. doi: 10.1007/s11671-010-9661-7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

117. Левченко И., Базака К., Кейдар М., Сюй С. и Фанг Дж. Иерархические многокомпонентные неорганические метаматериалы: внутренне управляемая самосборка в наномасштабе. Доп. Мать . 10.1002/adma.201702226 (2017). [PubMed]

118. Копф М., Шериу Ф., Витко Дж. А., Вайс Дж. 1D и 3D поверхностная самоорганизация. Координ. хим. 2012; 256:2872–2892. doi: 10.1016/j.ccr.2012.05.039. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

119. Левченко И.И. Самоорганизация в массивах наночастиц, выращенных на поверхности: характеристика, управление, движущие силы. Дж. Физ. Д заявл. физ. 2011;44:174020. doi: 10.1088/0022-3727/44/17/174020. [CrossRef] [Google Scholar]

120. Базака К., Яков М.В., Остриков К. Устойчивые жизненные циклы наноуглеродов, полученных из природных прекурсоров. хим. 2016; 116:163–214. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00566. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

121. Левченко И., Коробов М., Романов М., Кейдар М. Распределение ионного тока на подложке при формировании наноструктуры. Дж. Физ. Д. 2004; 37:1690–1695. doi: 10.1088/0022-3727/37/12/014. [CrossRef] [Google Scholar]

122. Сандуловичу М. О физических основах самоорганизации. Дж. Мод. физ. 2013; 4: 364–372. doi: 10.4236/jmp.2013.43051. [CrossRef] [Google Scholar]

123. Nakamura Y, Murayama A, Watanabe R, Iyoda T, Ichikawa M. Самоорганизованное формирование и самовосстановление двумерного наномассива квантовых точек Ge, эпитаксиально выращенных на сверхтонком SiO _{2 Si подложки с покрытием} . Нанотехнологии. 2010;21:095305. дои: 10.1088/0957-4484/21/9/095305. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

124. Schofield SR, et al. Квантовая инженерия на поверхности кремния с использованием оборванных связей. Нац. коммун. 2013; 4:1649–1656. doi: 10.1038/ncomms2679. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

125. Andreussi, C.T. et al. Телемикроскопические измерения эрозии стенок канала двигателя на эффекте Холла мощностью 5 кВт. In Совместная 30-я ISTS/34-я IEPC/6-я NSAT Conf., Кобе-Хиого, Япония, 4–10 июля 2015 г. . Документ IEPC-2015-348, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

126. Де Грис, К. Х., Мазерс, А., Веландер, Б. и Хаймс, В. Демонстрация >10 400 часов работы подруливающего устройства Холла для квалификационной модели мощностью 4,5 кВт. В 46-й AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. и выставка, 25–28 июля 2010 г. . Документ AIAA 2010-6698, Американский институт аэронавтики и астронавтики. 10.2514/6.2010-6698 (2010).

127. Вирц Р.Е., Андерсон Дж.Р., Гебель Д.М., Кац И. Влияние сетки Деселя на эрозию сетки ионного двигателя. IEEE транс. Плазменные науки. 2008;36:2122–2129. doi: 10.1109/TPS.2008.2001041. [CrossRef] [Google Scholar]

128. Kumar N, et al. Трибологические свойства нанокристаллических алмазных пленок, осажденных методом горячего осаждения из паровой фазы. АИП Пров. 2012;2:032164. doi: 10.1063/1.4751272. [CrossRef] [Google Scholar]

129. Фанг Дж., Левченко И., Лаан Т., ван дер Кумар С., Остриков К. Многоцелевая двумерная наногибридная платформа нанопористого оксида алюминия и углеродных наностенок с помощью катализируемого и безкаталитического плазменного CVD. Углерод. 2014; 78: 627–632. doi: 10.1016/j.carbon.2014.07.053. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

130. Yick S, et al. Влияние плазменной обработки на формирование бактериальной биопленки на вертикально ориентированных массивах углеродных нанотрубок. RSC Adv. 2015;5:5142–5148. doi: 10.1039/C4RA08187K. [CrossRef] [Google Scholar]

131. Мизан, Н. Б., Гаскон, Н., и Каппелли, М. А. Двигатель Холла с линейной геометрией, нитридом бора и алмазными стенками. В проц. 27-й междунар. Конференция по электрическим двигателям, Уортингтон, Огайо, Пасадена, Калифорния, 15–19 октября 2001 г. . Документ IEPC-01-039, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2001 г.).

132. Уокер М. Электрический двигатель. Аэросп. Являюсь. 2005; 12:54–55. [Google Scholar]

133. Циката, С., Оноре, К., Герон, А., Петин, А. и Мазуффр, С. Взаимодействие плазмы со стенкой и микротурбулентность двигателя Холла. В проц. 34-я междунар. Электрические двигатели. Conf., Хиого-Кобе, Япония, 4–10 июля 2010 г. . Документ IEPC-2015-339, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2015 г.).

134. Grimaud L, Mazouffre S. Поведение ионов в маломощных магнитно-экранированных и неэкранированных холловских двигателях. Источники плазмы Sci. Технол. 2017;26:055020. дои: 10.1088/1361-6595/аа660д. [CrossRef] [Google Scholar]

135. Сингх, Л. А., Уокер, М. Л. Р., Санборн, Г. П., Турано, С. П. и Рэди, В. Дж. Работа холодных катодов шпиндт-типа из углеродных нанотрубок в среде двигателя на эффекте Холла. В 33-й межд. Эл. Prop. Conf., Вашингтон, округ Колумбия, США, 6–10 октября 2013 г. . Документ IEPC-2013-348, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2013 г.).

136. Трент, К.Р., Макдональд, М.С. , Лоббиа, Р.Б. и Галлимор, А.Д. Ленгмюровское зондирование с временным разрешением нового гексаборида лантана (LaB ₆ ) полый катод. В 32-й межд. Эл. Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-245, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

137. Поройков А.Ю. и соавт. Нанокристаллический графит: усовершенствованный материал автоэмиссионного катода для нейтрализатора космического корабля. В 32-й межд. Эл. Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-083, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

138. Левченко И., Бейлис И., Кейдар М. Наноразмерный высокотемпературный метаматериал как передовой тепловой насос и охлаждающая среда. Доп. Матер. Технол. 2016;1:1600008. doi: 10.1002/admt.201600008. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

139. Тонду Т., Шардон Ж.-П. & Zurbach, S. Распыление потенциальной керамики для выпускного канала двигателя на эффекте Холла. В 32-й межд. Electric Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-106, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

140. Сатоник А.Дж., Рови Дж.Л., Хилмас Г. Эффекты воздействия плазмы на керамические изоляторы из нитрида бора для двигателей на эффекте Холла. Дж. Пропул. Сила. 2014;30:656–663. дои: 10.2514/1.B34877. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

141. Гаскон Н., Дудек М., Баррал С. Влияние материала стенки в стационарных плазменных двигателях. I. Параметрические исследования СПД-100. физ. Плазма. 2003; 10:4123–4136. дои: 10.1063/1.1611880. [CrossRef] [Google Scholar]

142. Райтсес Ю. и Сумант А. Взаимодействие плазмы с ультрананокристаллическим алмазным покрытием. В XXI Междунар. Матер. Исследовательский конгресс, Канкун, Мексика, август года. Общество исследования материалов (MRS) (2012).

143. Лубей Д.П., Билен С.Г., Миччи М.М. и Таунай П.-Ю. Проект миниатюрного ионного двигателя микроволнового диапазона. В 32-й Междунар. Electric Prop. Conf., Висбаден, Германия, 11–15 сентября 2011 г. . Документ IEPC-2011-164, Общество электрических ракетных двигателей (ERPS) (2011 г.).

144. Hurley S, et al. Подсистема двигателя для баллистически усиленного спутника связи (BRICSat-P) Военно-морской академии США (USNA) Trans. JSASS Аэросп. Технол. Япония. 2016;14:Pb_157–Pb_163. doi: 10.2322/tastj.14.Pb_157. [CrossRef] [Google Scholar]

145. Hundt M, et al. Мониторинг цикла зародышеобразования-роста углеродных наночастиц в ацетиленовой плазме в режиме реального времени. Дж. Заявл. физ. 2011;109:123305. doi: 10.1063/1.3599893. [CrossRef] [Google Scholar]

146. Wang XP, et al. Синтез вертикально ориентированных гибридных пленок углеродных нанолистов и углеродных нанотрубок и их превосходные свойства полевой эмиссии. Углерод. 2013;58:170–174. doi: 10.1016/j.carbon.2013.02.045. [CrossRef] [Google Scholar]

147. Левченко И. и др. Масштабируемое производство графена: перспективы и проблемы применения плазмы. Наномасштаб. 2016;8:10511–10527. doi: 10.1039/C5NR06537B. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

148. Левченко И. и соавт. Наностадирование: плазмохимический синтез и электрозарядная самоорганизация наноточек SiO ₂ . Дж. Физ. хим. лат. 2013; 4: 681–686. дои: 10.1021/jz400092m. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

149. Golberg D, Bando Y, Tang C, Zhi C. Нанотрубки из нитрида бора. Доп. Матер. 2007;19:2413–2432. doi: 10.1002/adma.200700179. [CrossRef] [Google Scholar]

150. Golberg D, et al. Структурные особенности деформации in situ многостенной нанотрубки BN в аналитическом просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения. Acta Mater. 2007;55:1293–1298. doi: 10.1016/j.actamat.2006.09.034. [CrossRef] [Google Scholar]

Ракетные двигатели, которые могут доставить нас на Марс

Вы не приобретете одержимость компьютерными технологиями, подобную нашей, не будучи фанатом научной фантастики. В то время как «Звездные войны» породили нездоровый фетиш на Кэрри Фишер в скудном наряде рабыни, «Звездный путь», вероятно, занимает особое место в наших крошечных сердцах MBA. Это потому, что космическая опера Джина Родденберри предложила видение будущего, в котором человечество в основном отказалось от своих мелких различий, во многом благодаря техническому прогрессу, и достигло неба. В частности, изобретение варп-двигателя, вымышленного ракетного двигателя, позволило USSS Enterprise , чтобы путешествовать быстрее скорости света, чтобы «исследовать странные новые миры» и создавать моменты #MeToo для этих сексуальных синих космических пришельцев.

К сожалению, нам далеко до изобретения таких ракетных двигателей. Нашему аппарату, достигшему межзвездного пространства, «Вояджеру-1», потребуется около 17 000 лет, чтобы преодолеть расстояние в один световой год. Так что, если мы не найдем способ жить вечно, мы навсегда останемся космическими туристами, перевозящими богатых российских олигархов на Луну и обратно, как какой-то дорогой карнавальный аттракцион, пока не создадим космический двигатель, способный летать быстрее света. путешествовать. Мы рассмотрели стартапы, разрабатывающие различные ракетные двигатели для ракет и спутниковых двигательных установок, но в этой статье мы углубимся в некоторые из наиболее интересных разрабатываемых технологий, которые могут отправить нас за пределы звезд.

Ракетные двигатели, работающие на плазме

Компания Ad Astra Rocket, основанная более десятка лет назад и имеющая штаб-квартиру за пределами Хьюстона в Техасе, за последние годы произвела множество новостей о своем VA rable S pecific I mpulse M agnetoplasma R ocket ( VASMIR ) и человек, стоящий за стартапом, бывший астронавт НАСА Франклин Чанг Диаз. О финансировании ничего не сказано, но в 2015 году компания получила грант в размере 9 миллионов долларов на дальнейшую разработку своего ракетного двигателя VASMIR.

Кредит: Ad Astra

Существует несколько типов ракетных двигателей. Самый распространенный из них основан на взрывоопасной химической реакции, которая обеспечивает мощную тягу для запуска тяжелых космических кораблей, таких как Space Shuttle НАСА или Falcon Heavy от SpaceX. На самом деле, это единственный практичный способ, который у нас есть сейчас, чтобы вырваться из-под земного притяжения. Проблема в том, что эти типы ракетных двигателей требуют много топлива, что делает их несколько непрактичными для долгого путешествия на Марс — если только вы не думаете, что играть в криббедж в течение пары лет с теми же шестью людьми звучит как хорошая идея. Ad Astra считает, что сможет совершить путешествие на Красную планету за 40 дней.

ВАСМИР — электродвигатель, в котором нет ничего революционного. Такие двигательные установки использовались на спутниках и даже в нескольких дальних космических миссиях. Они работают, ионизируя инертный газ, такой как ксенон или водород, посредством электрического заряда, создавая плазму, отчетливое четвертое состояние материи (, ​​остальные три — твердое, жидкое и газообразное ). Затем электрические и/или магнитные поля используются для направления плазмы для создания тяги. Солнце — это просто гигантский плазменный шар, а у некоторых из вас наверняка есть плазменные телевизоры. Эти двигатели не способны к внезапным всплескам мощности, как ракеты на химическом топливе, но они гораздо более экономичны и способны к почти непрерывному ускорению. По данным НАСА, в то время как бывший космический челнок может развивать скорость до 18 000 миль в час, космический корабль, оснащенный плазменными ракетными двигателями, может превысить 320 000 миль в час.

Что делает ракетный двигатель VASMIR компании Ad Astra особенным, так это то, что он способен обрабатывать большое количество энергии, а это означает, что он может генерировать большее количество тяги, что является ключевым фактором для толкания больших кучу вещей в космос. Он также использует электромагнитные волны для создания и питания плазмы внутри своего ядра, а не электроды из физического материала, которые могут выйти из строя или изнашиваться при контакте с горячей плазмой. Конечно, для производства количества электроэнергии, необходимого для питания VASMIR, потребуется значительный источник. Солнечная энергия отлично подходит для полета вокруг Луны, но если вы хотите отправиться на Марс, прямо сейчас есть только один вариант — ядерный вариант.

Переход на ядерную энергетику с ракетными двигателями

Несмотря на тревогу по поводу атомной энергетики, бывший инженер SpaceX Джон Бакнелл разработал ракету-носитель с ядерной установкой. Бакнелл в настоящее время является старшим научным сотрудником в 3D Divergent, который был одним из самых хорошо финансируемых 3D-стартапов в 2017 году. Единственная проблема заключается в том, что компания печатает стильные автомобили, а не ракетные двигатели, поэтому неясно, появится ли такая ракета и когда. быть построенным. Воздушно-реактивная ядерная тепловая ракета могла бы похвастаться массовой долей ( сколько топлива вам нужно по сравнению с общей массой ракеты ) на низкую околоземную орбиту в семь раз больше, чем у химических ракет, а это означает, что запуск будет намного дешевле. И, как и ракета SpaceX Falcon, аппаратура Бакнелла будет многоразовой.

Ракетные двигатели, напечатанные на 3D-принтере

Говоря о 3D-печати: вы когда-нибудь замечали, что всякий раз, когда «Энтерпрайз» разносился вдребезги, к концу фильма его уже восстанавливали? Как это так быстро собралось? Без сомнения, это произошло благодаря какой-то версии 3D-печати 24-го века. Одной из компаний, занимающих передовые позиции в области 3D-печати, связанной с ракетами, является Relativity Space, которая, наконец, вышла из режима невидимости и объявила о своих намерениях 3D-печати как ракетных двигателей, так и ускорителей. Основанный в 2016 году стартап из Лос-Анджелеса привлек более 45 миллионов долларов , включая мартовскую серию B на 35 миллионов долларов, в которой участвовал миллиардер Марк Кьюбан. Без сомнения, большая часть этих средств пойдет на дальнейшую разработку гигантского 3D-принтера компании Stargate, а также ее первой 3D-печатной ракеты Terran и ракеты-носителя Aeon.

Металлический 3D-принтер под названием «Звездные врата». Предоставлено: Relativity Space

Компания заявляет, что может построить и запустить новую ракету за 60 дней, используя менее 1000 компонентов против почти 100 000 для обычных ракет. Это означает, что гораздо меньше деталей могут выйти из строя. Сообщается, что компания заключает несколько военных контрактов, наряду со своим коммерческим бизнесом, где она надеется взимать около 10 миллионов долларов за запуск. Relativity Space — не единственная компания, делающая ставку на технологию 3D-печати ракетных двигателей. Aerojet Rocketdyne Holdings (NYSE:AJRD), которая через свою аэрокосмическую и оборонную компанию Aerojet Rocketdyne создает ракетные двигатели и ракеты, способные взрывать предметы, четыре года назад напечатала на 3D-принтере целый ракетный двигатель. Упорная камера двигателя RL10 следующего поколения была почти полностью построена с использованием 3D-печати.

Обновление от 18.11.2020: мы описали Relativity в статье под названием «Самый большой в мире металлический 3D-принтер печатает ракеты».

Ракетные двигатели с электронасосом

Компания Rocket Lab, основанная в 2006 году, также известна тем, что использует технологию 3D-печати для создания большинства своих легких ракетных двигателей Rutherford. На данный момент стартап NewSpace привлек $75 млн раскрытого финансирования, и его спонсорами являются такие фирмы, как Khosla Ventures и Bessemer Venture Partners. Разработанная в Новой Зеландии ракета Резерфорд (, ​​названный в честь новозеландского британского физика, известного как отец ядерной физики ) — единственный в мире ракетный двигатель, в котором используются топливные насосы с электрическим приводом, а не турбомашины, что также делает их менее сложными и дорогими в постройке. Он также использует два топлива, топливную смесь высокоочищенного керосина и жидкого кислорода.

Предоставлено: Rocket Lab

Сама ракета Electron (на фото выше) использует двигатель Резерфорда как на первой, так и на второй ступени, что является еще одной мерой экономии. Его полезная нагрузка относительно ограничена и составляет около 500 фунтов.

Обновление от 17.11.2018: Rocket Lab привлекла 140 миллионов долларов в рамках финансирования серии E под руководством ранее спонсора Future Fund, чтобы запустить свои производственные мощности на полную мощность, что позволило продолжить агрессивное расширение производства Electron для поддержки их целевого еженедельного полета. оцените, создайте дополнительные стартовые площадки и начните работу над тремя новыми крупными программами исследований и разработок. Таким образом, общее финансирование компании на сегодняшний день составляет 215 миллионов долларов .

Назад в будущее с катапультами

Очевидно, обратившись за вдохновением к Средневековью, компания SpinLaunch из Силиконовой долины собрала в общей сложности 40 миллионов долларов , чтобы запускать грузы в космос в стиле катапульты. В прошлом месяце компания получила $35 млн от Google, Airbus и венчурной компании Kleiner Perkins Caufield & Byers. Компания планирует обойти весь этот грязный бизнес с ракетами и горючим топливом, разработав систему запуска с кинетической энергией, которая действует как своего рода центрифуга, вращая свой полезный груз с невероятной скоростью, чтобы запустить его через атмосферу. По данным TechCrunch, SpinLaunch нацелен на цену запуска менее 500 000 долларов.

Обновление от 17 января 2020 г .: SpinLaunch привлекла 35 миллионов долларов в рамках финансирования серии B для строительства своей новой штаб-квартиры и научно-исследовательского центра в Лонг-Бич, а также для завершения летно-испытательного комплекса в космодроме Америка в Нью-Мексико. Таким образом, общее финансирование компании на сегодняшний день составляет 75 миллионов долларов США.

Забудьте о ракетных двигателях: запуск ракет с помощью дронов

Стартап Aevum, основанный в 2016 году в Алабаме, разрабатывает беспилотные беспилотные самолеты, которые могут запускать небольшие полезные грузы в полете каждые три часа. Такие системы воздушного запуска не новы, но использование беспилотника, получившего название Ravn, для запуска ракеты в космос, безусловно, является новым поворотом в парадигме. Равн будет работать автономно от взлета до посадки, летая как любой другой коммерческий самолет. Долгосрочная цель компании — использовать платформу Ravn для запуска многочисленных спутников связи, чтобы сделать глобальный интернет доступным для масс.

Заключение

Конечно, это еще не все. Есть JP Aerospace, своего рода космическая программа «сделай сам», которая выдвинула идею, ну, проложить свой путь в ближний космос, используя тип дирижабля для доставки полезной нагрузки на край космоса, прежде чем использовать электрический двигатель. идти дальше. Инженеры в Европе разрабатывают ракетный двигатель, который пожирает сам себя при ускорении, теряет вес при выходе на орбиту и, таким образом, экономит вес. Между тем, Европейское космическое агентство испытало тип плазменного ракетного двигателя, который может буквально жить в разреженном воздухе. Воздушно-реактивная электрическая двигательная установка всасывает молекулы воздуха с края атмосферы планеты, в значительной степени заменяя необходимость носить с собой газовое топливо.

Невозможно сказать, помогут ли какие-либо из этих инноваций в ракетных двигателях в конечном итоге добраться до Марса или дальше, но наблюдать за тем, как разрабатываются все эти новые технологии, довольно увлекательно. Все они также кажутся довольно перспективными технологиями, и, возможно, именно поэтому нам еще предстоит увидеть много с точки зрения активности крупных аэрокосмических компаний в области слияний и поглощений. Пока что. Теперь, когда все больше и больше этих стартапов NewSpace запускаются (с некоторыми респектабельными раундами) и разрабатывают ракетные двигатели с потенциалом варп-двигателя ( , ​​может быть, ), мы не удивимся, если в ближайшие несколько лет начнут происходить более крупные и частые приобретения.

Инвестирование в технологии чрезвычайно рискованно. Сведите к минимуму свой риск с помощью нашего исследования акций, инвестиционных инструментов и портфелей и узнайте, каких технологических акций вам следует избегать. Станьте участником Nanalyze Premium и узнайте сегодня!

АО ГНЦ «Центр Келдыша»

ЖРД

Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД)

ЖРД – это надежность, экономичность, экологическая безопасность и многоразовость.

ЖРД будущего

Снижение цены

Энергетическое и массовое совершенство

Новые материалы (включая углерод-углеродные композитные материалы)

Высокая надежность

Оптимальные параметры

Новые технологии (нано-, 3D)

Специалисты НИЦ Келдыша впервые обосновали и экспериментально продемонстрировали высокую эффективность ЖРД, работающего по циклу ступенчатого сжигания генераторного газа (замкнутый цикл) и не имеющего аналогов в мире.

Перспективные направления

• Разработка новых компонентов топлива для ЖРД
• Разработка крупногабаритных элементов и узлов ЖРД из композиционных материалов
• Исследование устойчивости системы ЖРД в составе ракеты
• Исследование теплообмена в ЖРД
• Лазерное зажигание
• Управление вектором тяги
• Разработка предложений по перспективной многоразовой двигательной установке нового поколения ракет-носителей
• Вопросы экологии и безопасности
• Внедрение передовых методов математического моделирования на основе сложных мультидисциплинарных моделей двигателя и его агрегатов, а также разработка цифровых двойников изделий

Подробнее о цифровых технологиях

• Физическое моделирование некоторых блоков ЖРД, а также процессов, происходящих в них, с использованием современных систем измерения и управления на стенде, в том числе огневые испытания с использованием номинального топлива и топлива для испытаний модельных систем

Подробнее об испытательном стенде

Научно-исследовательский центр Келдыша был пионером в производстве жидкостных ракетных двигателей. На базе НИЦ Келдыша создано несколько поколений высоконадежных ЖРД.

/

Расчеты и проектирование

Экспериментальная двигательная установка на испытательном стенде

Производство полетов

Электрическая двигательная установка (EP)

Электрическая двигательная установка

Келдыша имеет многолетний опыт разработки электрореактивных двигателей, которые успешно используются в составе новых космических аппаратов. Основные направления наших исследований сосредоточены на двух типах двигателей. Это двигатели Холла и ионные двигатели. При их разработке НИЦ Келдыша использует собственные математические модели и расчеты, а также собственные средства диагностики плазмы. Испытательная база предприятия позволяет проводить полный цикл экспериментальных испытаний, включающий испытания на работоспособность, воздействие механических, климатических и термоциклических нагрузок, измерение вектора тяги и параметров струи в двигателе.

В НИЦ Келдыша разрабатываются блоки управления расходом для распределения и регулирования расхода рабочего тела в коллекторе электрореактивных двигателей. Проведенная в последние годы кропотливая работа по миниатюризации позволила получить уникальные массогабаритные характеристики, не имеющие аналогов в мире.

Подруливающие устройства Холла

Келдыша разработаны первые в мире летные образцы двигателей Холла с высоким удельным импульсом тяги, более 2000 с. Разработано семейство двигателей Холла мощностью от 200 Вт до 10,5 кВт и тягой от 10 до 580 мН.

Стадия разработки: Летная модель 

Стадия разработки: Летная модель

Блок управления расходом

Стадия разработки: Летная модель

Стадия разработки: подготовка к летным испытаниям

Блок управления расходом

Стадия разработки: Летная модель 

Стадия разработки: Квалификационная модель 

Блок управления расходом и модуль

Ионные двигатели

Келдыша разрабатывает ионные двигатели для использования на перспективных геостационарных космических аппаратах, транспортных модулях и межорбитальных буксирах. ИД-500 — самый большой среди них двигатель мощностью 35 кВт и удельным импульсом 7000 сек. На данный момент это самые мощные ионные двигатели в мире.

ID-500

Стадия разработки: Квалификационная модель

Блок регулирования расхода БУР-500

ID-200

Стадия разработки:
Квалификационная модель

Блок регулирования расхода БУР-200

ИД-200КР

Стадия разработки:
Квалификация Модель

Блок регулирования расхода БУР-200КР

Подробнее о цифровых технологиях

Твердотопливные ракетные двигатели (РДД)

Твердотопливные ракетные двигатели (SRM)

Основными направлениями научно-технической деятельности НИЦ Келдыша в области РДТТ являются:

• Разработка перспективных научно-технических разработок перспективных систем и макетов СРМ различного назначения, организация работ по разработке программы СРМ;
• Разработка программно-методического обеспечения моделирование операционных процессов, происходящих в СРМ, оптимизация их построения и анализ результатов экспериментальных испытаний;
• Комплексные испытания номинальных и перспективных теплозащитных и конструкционных материалов и наполнителей;
• Исследования свойств продуктов сгорания топлива различного состава, в том числе дисперсионный анализ конденсированных продуктов сгорания;
• Проведение расчетно-экспериментальных исследований СРМ перспективной аварийно-спасательной системы.

Специально созданы специализированное контрольно-диагностическое оборудование, методическое обеспечение и программно-аналитический комплекс для проведения экспериментальных исследований.

Всесторонний обзор атмосферных электрических двигательных установок

На этой странице стали более привлекательными для исследователей в последнее десятилетие. Система может использовать атмосферные молекулы в качестве топлива для компенсации тяги, что может продлить срок службы космического корабля (КА). В этом всестороннем обзоре рассматриваются усилия предыдущих исследователей по разработке концепций систем ABEP. Анализируются различные типы космических двигательных установок, чтобы определить подходящую двигательную установку для КА с атмосферным дыханием. Дальнейшее обсуждение систем ABEP показывает характеристики различных двигателей. Обобщены основные показатели системы ABEP предыдущих исследований, что обеспечивает дальнейшие исследования в будущем. Результаты показывают большой потенциал компенсации тяги за счет атмосферных молекул. Однако текущие исследования показывают различные ограничения и их трудно применить к космосу. Разработка ABEP должна решить некоторые проблемы, такие как эффективность всасывания, мощность ионизации и коррозия электродов.

1. Введение

После более чем 50 лет освоения космоса ресурсы космической орбиты показывают свое важное место в народном хозяйстве и оборонном строительстве [1]. Благодаря наблюдению за Землей спутник имеет широкую перспективу применения в прогнозе погоды, мониторинге океана, сельскохозяйственном мониторинге, электронной связи, навигации, дистанционном зондировании и других областях [2]. В то же время, учитывая, что количество спутников на космической орбите становится все более насыщенным, более низкая околоземная орбита (ниже 250  км) стала новым выбором для спутников для расширения рабочего диапазона и улучшения возможностей миссии.

Низкоорбитальный КА может значительно снизить стоимость запуска, эффективно улучшая разрешение прибора для получения более высокой точности наблюдения Земли. Однако из-за специфики и сложности низкоорбитальной среды длительное пребывание низкоорбитальных КА сталкивается с массой трудностей. Развитие низкоорбитальных КА серьезно сдерживается проблемами короткого срока службы спутников и дорогим топливом. Если мы сможем в полной мере использовать разреженную атмосферу на низкой орбите в качестве топлива для двигательной установки, чтобы поддерживать орбитальную скорость КА, мы сможем значительно уменьшить вес топлива и продлить срок службы ракеты-носителя. С/К. Таким образом, как новая технология низкоорбитального КА, атмосферно-дышащая электрическая двигательная установка удовлетворит спрос на поставку, чтобы значительно снизить стоимость и продлить срок службы КА, что имеет большую экономическую выгоду.

Таким образом, исследование атмосферных электрореактивных двигателей (АВЭР) имеет следующие преимущества [3]: (1) Низкая стоимость запуска. Высота запуска спутника на низкой околоземной орбите (НОО) ниже, поэтому стоимость запуска, очевидно, ниже. (2) Распределение ресурсов является разумным. Количество высокоорбитальных КА становится насыщенным, поэтому разработка низкоорбитальных КА может эффективно использовать космические ресурсы. (3) Есть хорошие разведывательные условия. Поскольку низкая орбита находится близко к земле, потребность в контрольном оборудовании снижается. В тех же условиях наземная цель может наблюдаться более четко и точно на низкой орбите. (4) Срок службы больше. Вместо традиционных видов топлива использование атмосферных молекул может снять ограничение по мощности, связанное с переносом топлива. (5) Он может быть уничтожен автоматически. Из-за наличия тонкого атмосферного сопротивления, когда двигатель не работает, КА будет сходить с орбиты из-за сопротивления воздуха после миссии и падать в атмосферу для разрушения, чтобы не стать космическим мусором. (6) Применяется аэродинамический [4, 5]. Такие системы могут выиграть от потенциального использования аэродинамических полезных нагрузок и сил в целом для маневров между спутниками и в качестве гибридного использования с ABEP. Было показано, что аэродинамическая стабилизация и маневры наведения осуществимы на НОО с использованием аэродинамических поверхностей.

По сравнению с другими орбитами в вакууме, сопротивление атмосферных молекул необходимо учитывать при планировании полета, когда КА летит на низкой околоземной орбите (ниже 250 км). Количество частиц газа увеличивается с уменьшением высоты орбиты. В низкоорбитальной среде из-за увеличения плотности атмосферы КА неизбежно подвергается сопротивлению атмосферных молекул, и для компенсации сопротивления КА необходима дополнительная мощность. Учитывая особенности космической среды на низкой орбите, разреженный газ может быть использован в качестве рабочего тела ЭРД для компенсации сопротивления и регулировки высоты полета. Компенсация сопротивления разреженных газов может быть осуществлена ​​без перевозки топлива, что является перспективным направлением для эффективной работы КА на низкой орбите [6].

В этом всестороннем обзоре рассматриваются усилия предыдущих исследователей по разработке концепции системы ABEP, оценке производительности этих систем и пониманию задействованной физики. Рукопись состоит из четырех отдельных разделов. В следующем разделе представлены основы космической двигательной установки и обобщены основные характеристики различных двигательных установок. В разделе 3 рассматривается основополагающая работа различных групп системы ABEP. Представлены более свежие исследования, демонстрирующие возобновившийся интерес к ABEP с особым акцентом на конструкцию впускного отверстия для достижения высокой производительности в системе ABEP. В последнем разделе предлагаются направления для продолжения исследований с учетом результатов исследований, проведенных до сих пор.

2. Общая ситуация с космическими двигателями

В этом разделе сначала представлены различные двигательные установки, доступные и теоретически возможные для КА, и объясняются принципы их работы. В сравнении с каждой двигательной установкой анализируются их преимущества и недостатки. В сочетании с рабочей характеристикой ABEP выбирается подходящее подруливающее устройство для ABEP.

2.1. Химическая и ядерная двигательная установка

Химическая двигательная установка включает твердое и жидкое топливо и использует сгорание реагентов для повышения температуры газообразных продуктов и ускоряет выброс через сопло, таким образом преобразуя тепловую энергию в кинетическую энергию для создания тяги [7]. Эта технология может обеспечить высокий уровень тяги, но она также потребляет много топлива. В случае жидких топлив необходимо разработать сложные подсистемы.

Ядерная двигательная установка использует ядерную реакцию для нагрева топлива и ускорения его выброса через сопло. Кассибри и др. [8] подытожили более чем 50-летнюю историю исследований термоядерных двигателей для исследования дальнего космоса, которые предполагают, что магнитоинерционный синтез может обеспечить наиболее экономичный подход к быстрому межпланетному полету. Боровский и др. [9, 10] подытожили исследования НАСА за более чем один год, в которых изучалась возможность использования двигательной установки на делении для исследования человеком внеземного пространства. НАСА разработало «двухрежимную» термоядерную ракету, бимодальную ядерную тепловую ракету (БНТР), чтобы доставить аппарат к Каллисто [11]. В системе реактора деления используется высокотемпературный диоксид урана (UO ₂ ) в вольфрамовой (W) металлической матрице керметного топлива и передовой технологии преобразования энергии Brayton для выработки электроэнергии [12]. В этой схеме полностью автоматические грузовые и нефтяные автоцистерны стартуют первыми, а гусеничные и наземные ресурсы задействуются заблаговременно до того, как экипаж садится на пилотируемую транспортную машину Callisto (PCTV), приводимую в движение искусственной гравитацией. Двигатель БНТР показан на рисунке 1.

2.2. Электрическая силовая установка

В соответствии с различными стратегиями ускорения система электрической силовой установки в основном включает следующие три категории:

2.2.1. Электротермический

В электротермическом двигателе электрическая энергия используется для нагрева топлива, которое расширяется через сопло. Обычные пропелленты включают водород, ксенон, гидразин (N ₂ H ₄ ), аммиак (NH ₃ ) и другие анаэробные пропелленты. В электротермической подкатегории есть Resistojet и Arcjet. Для Resistojet температура топлива повышается при дуговом разряде. Для Arcjet используется комбинация теплообменника, соединенного с резистивным нагревательным элементом, для нагрева топлива. Согласно исследованию Wollenhaupt et al. [13], для Arcjet требуется мощность от 0,3 до 100 кВт, генерирующая тягу от 200 до 7 000 мН, а более высокая — от 200 до 2 000 с. Например, двигатель Arcjet, разработанный Штутгартским университетом [14, 15], использует в качестве топлива гидразин и аммиак с тягой 100-500 мН. Кроме того, источники энергии электротермического двигателя включают солнечную энергию, лазерную и микроволновую тепловую энергию, которые передаются и концентрируются в теплообменнике или самом топливе для его нагрева и распыления. Двигатель Arcjet показан на рис. 2.9.0010

2.

2.2. Электростатический

В электростатическом двигателе электрическая энергия используется для ионизации топлива, а электростатическое поле используется для ускорения топлива. Основной тип включает в себя электродвигатель с полевой эмиссией (FEEP), ионный двигатель и двигатель на эффекте Холла (HET).

Двигатели FEEP извлекают атомы и ионы непосредственно с поверхности металла, находящейся в вакууме, с помощью электрического поля и ускоряют их. Топливо, создающее тягу, обычно представляет собой жидкий металл. Используя индий в качестве источника ионов жидкого металла, Таймар [17, 18] разработал специальный двигатель in-FEEP. Двигатель микроимпульсный на тягу 1-100  μ Н, который имеет низкий уровень шума тяги и высокое разрешение. Двигатель in-FEEP показан на рисунке 3. Ионный двигатель

и двигатель на эффекте Холла в настоящее время являются относительно успешными двигателями, которые были испытаны и применялись в различных космических миссиях. Все они извлекают ионы из плазмы с помощью электростатического поля, а затем ускоряются, создавая тягу. Среди них характеристиками ионного двигателя являются малая тяга и высокий удельный импульс. В 2012 году ксеноновый ионный двигатель (XIP-20) использовался в «Шицзянь 9».спутника, и он был успешно запущен Тайюаньским центром запуска спутников [19]. После этого Ланьчжоуским институтом физики космических технологий были введены основные КПД ксенон-ионной электрореактивной двигательной установки 40 мН/3000 с [20]. Спутник «Шицзянь-9» показан на рисунке 4.

HET требуется больше энергии, чем ионному двигателю, поэтому он демонстрирует более высокую плотность тяги. В 2004 г. NASA [21] провело специальные исследования по HET. Это исследование было направлено на повышение уровня технической подготовки высокомощных ГЭТ, разработку ГЭТ средней мощности/среднего удельного импульса, демонстрацию работы двигателя Холла большой мощности/высокого удельного импульса и решение основных технических задач новой концепции ГЭТ. На основе существующего двигателя Холла НАСА-457М эта группа перепроектировала двигатель Холла мощностью 50 кВт (НАСА-457М V2), в котором устранены дефекты установки анода, электрической изоляции, концентричности и термомеханических помех. HET НАСА показан на рис. 5.9.0010

2.2.3. Электромагнитный

В электромагнитном движителе электроэнергия используется для ионизации топлива, а электромагнитное поле используется для его ускорения. В основном это импульсные плазменные двигатели (ИПД), магнитоплазменные динамические (МПД) и индуктивно-плазменные генераторы (ИПГ).

PPT обычно использует политетрафторэтилен (ПТФЭ) в качестве пропеллента, что приводит к абляции и сублимации пропеллента при поверхностном разряде. Генерируемое тепло ионизирует образующийся газ в плазму и создает заряженные облака. Благодаря силе абляции плазма течет между анодом и катодом, замыкая цепь. Ток течет через плазму, создавая сильное магнитное поле, которое воздействует на плазму силой Лоренца, ускоряя плазму и выталкивая ее из ППТ. Команда из Токийского университета исследовала жидкостный импульсный плазменный двигатель (LP-PPT) [22], что улучшило ситуацию, когда твердое топливо должно подвергаться абляции, и, таким образом, улучшило характеристики топлива. LP-PPT показан на рисунке 6.

В MPD, когда магнитное и электрическое поля прикладываются источником питания в AF-MPD (приложенное поле) или генерируются SF-MPD (собственное поле), газообразное топливо преобразуется в плазму и направляется в камера разгона. Ионизированные частицы здесь приводятся в движение силой Лоренца, являющейся результатом взаимодействия тока, протекающего в плазме, и магнитного поля в камере. Результаты исследований НАСА показывают [23], что двигатели MPD имеют удельный импульс от 2000 до 7000 секунд при КПД почти 40% и могут работать непрерывно на уровне мощности более 500 кВт. Последующие исследования показали, что стационарные магнитоплазменные двигатели с приложенным полем (AF-MPD) отличаются сочетанием высокой скорости истечения, высокой плотности тяги и масштабируемости мощности, что делает их подходящими для межпланетных миссий. ESA-IRS разработала новый стационарный двигатель AF-MPD SX3 с газовым питанием мощностью 100 кВт [24]. Результаты экспериментов показывают, что разрядные характеристики и производительность двигателя могут достигать уровня мощности дуги 115 кВт, а КПД тяги составляет более 40%. Подруливающее устройство AF-MPD SX3 показано на рис. 7.

В ИПГ частицы ионизированного газа обычно находятся в трубке из кварца, через катушку высокочастотного тока, которая не находится в прямом контакте с потоком. Плазма ускоряется и выбрасывается силой Лоренца, создаваемой взаимодействием плазменного тока и магнитного поля, создаваемого для создания тяги. IPG является безэлектродным, что означает, что проблемы со сроком службы и загрязнением, связанные с коррозией электродов, будут устранены. Модульный IPG был разработан и испытан в Институте космических исследований Штутгартского университета. IPG6-B показан на рис. 8.

2.3. Краткое описание космической двигательной установки

Характеристики типичной космической двигательной установки показаны в таблице 1.

Как показано в таблице 1, химическая двигательная установка не подходит для малых КА из-за ее характеристик высокой стоимости, больших вес, ограниченное время работы и меньший удельный импульс.

Ядерный двигатель еще не в космосе, и маловероятно, что он будет использоваться в малых КА, в основном из-за риска взрывов во время старта и возможности распространения радиоактивных продуктов на Земле. Такие приложения еще предстоит решить, поэтому общественное мнение по-прежнему против технологии.

Как показано в таблице 2, электрические двигательные установки обычно имеют более высокий удельный импульс, что означает, что они используют топливо очень эффективно. Требуемая мощность может быть распространена на небольшие S/C и их компоненты. Кроме того, его сложность ниже, чем у химических и ядерных двигательных установок. Поэтому электрореактивная двигательная установка выбрана в качестве основного объекта исследования АБЭП.

3. Атмосферно-реактивная электрореактивная двигательная установка

Традиционная электрореактивная двигательная установка не может гарантировать длительную низкоорбитальную работу КА [31]. Из-за ограничений по хранению топлива и компенсации тяги время полета обычно не превышает 2 лет. ABEP — это технология, которая использует разреженную атмосферу в качестве топлива на низкой орбите без необходимости нести какое-либо топливо на борту. И эта система обычно состоит из воздухозаборника и электрического двигателя. Кроме того, технология может быть применена к планетам с атмосферой, таким как Марс [32], что позволяет КА выполнять более длительные миссии на новой высоте атмосферы и имеет важное значение для научных исследований, а также военных и гражданских служб мониторинга.

3.1. Воздухозаборник системы ABEP для LEO

Функции воздухозаборника заключаются в сборе воздуха с сохранением его скорости, сжатии его и подаче в двигатель.

В 2003 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) [33, 34] разработало воздухозаборник для системы ABEP. Воздухозаборник представляет собой сотовый параллельный прямой трубопровод, а параллельный поток газа имеет меньшее столкновение со стенкой воздухозаборника. Таким образом, он имеет высокую эффективность поглощения. В 2012 г. его исследование [35] показало, что конструкция воздухозаборника достаточно сжата, чтобы обеспечить давление 0,5 Па для воспламенения плазмы внутри ЭЦР на орбитальной высоте 200 км. Воздухозаборник JAXA показан на рисунке 9. .

В 2007 г. Европейское космическое агентство (ESA) [31] провело технико-экономический анализ воздушно-реактивной электрореактивной двигательной установки (RAM-EP). Предлагаемая концепция включает в себя систему сбора для захвата тонкого воздушного потока и ионный двигатель с сеткой (GIE) для создания необходимой тяги. Впуск расположен в осевом направлении С/К и представляет собой сотовую форму, которая может напрямую обеспечить требуемый массовый расход (MFR) на входе в двигатель при определенном давлении. Анализ осуществимости показывает, что концепция RAM-EP имеет большой потенциал для полетов на малых высотах и ​​с длительным сроком службы в диапазоне высот от 200 до 250 км. Однако результаты исследования основаны на прогнозировании характеристик двигателя для данной газовой смеси с использованием доступных теоретических моделей. Чтобы проверить прогноз производительности, двигатель на азотно-кислородной смеси еще нуждается в испытаниях и проверке. Концепция коллектора показана на рис. 10.

В 2015 году Ланьчжоуский институт физики космических технологий [36] спроектировал и проанализировал воздухозаборное устройство для атмосферного электрического двигателя. Группа провела технико-экономический анализ воздушно-реактивной электрореактивной двигательной установки [37] и спроектировала вакуумное впускное устройство с диаметром входного отверстия 500  мм, которое использовалось для сбора космического газа в качестве топлива для воздушно-реактивной электрореактивной двигательной установки. Он состоит из пластины с несколькими отверстиями, большой турбины, небольшого турбинного молекулярного насоса и миниатюрного спирального насоса, соединенных последовательно. Заборное устройство показано на рисунке 11.9.0010

В 2015 году коллектив провел проектные изыскания по воздухозаборнику атмосферно-реактивной электрореактивной двигательной установки [38]. По сравнению с исследованиями JAXA и BUSEK установлено, что в идеале приток должен быть как можно выше, а обратный поток — как можно ниже в воздухозаборнике. Рекомендуется использовать решетку вместо сотовой структуры в передней части воздухозаборника, чтобы создать воздухозаборник с более высокими характеристиками.

В 2016 г. группа исследовала вероятность передачи разреженных потоков на низкую околоземную орбиту [39]. Результаты показывают, что эффективность сбора (собираемая часть потока поступает в воздухозаборник) может быть улучшена за счет установки небольших воздуховодов перед воздухозаборником. Принцип представляет собой молекулярную ловушку, которая пропускает большую часть быстрого притока, уменьшая при этом обратный поток.

В 2018 году Джексон и Маршалл [40] протестировали три различных формы воздухозаборника на предмет их эффективности в улавливании поступающих частиц: пирамидальная форма, коническая форма и параболическая форма. Результаты показывают, что при идеальном сценарии зеркального отражения параболическая форма превосходит две другие формы из-за оптики параболы, и все частицы будут отражаться в направлении фокуса параболы. Тестовые формы показаны на рисунке 12.9.0010

3.2. Электрический двигатель для системы ABEP

Основными типами электрического двигателя для системы ABEP являются электротермические, электростатические и электромагнитные. Для электротермических двигателей обычно используется топливо N ₂ H ₄ и NH ₃ . На фоне применения АВЭД высокотемпературная кислородсодержащая среда может вызвать коррозию сопел, резисторов и других компонентов, поэтому электротермические двигатели не подходят для атмосферных электрореактивных двигателей [41].

3.2.1. Электростатические двигатели

Электростатические двигатели имеют самые обширные исследования концепции ABEP, включая IE и HET.

В 2003 г. JAXA [33, 34] впервые предложила концепцию воздушно-реактивного ионного двигателя (ВДД), состоящего из воздухозаборника, выпускной камеры, сеток и нейтрализатора. В этой системе разреженная атмосфера вокруг КА используется в качестве топлива для электронного циклотронного резонанса (ЭЦР).

В 2010 г. компания Diamant [42, 43] разработала двухступенчатый цилиндрический двигатель Холла для воздушно-реактивного электрореактивного двигателя. Это исследование предполагает, что на КА на высоте около 200 км можно использовать двухступенчатый цилиндрический двигатель Холла для поглощения топлива из атмосферы для компенсации сопротивления. Первая ступень представляет собой ступень ионизации с электронным циклотронным резонансом, а вторая ступень представляет собой цилиндрический холловский двигатель. Показано, что при допущении достижения степени сжатия 500 к двигателю может быть обеспечено давление 0,01 Па. По сравнению с другими цилиндрическими двигателями Холла результаты этой работы благоприятны с точки зрения энергии ионов факела и расходимости, но эффективность тяги ниже. Это исследование также включает влияние изменений положения анода, топографии магнитного поля и типа катода (например, микроволновый катод), но не касается использования тонкой атмосферы. Двухступенчатая АБХТ показана на рис. 13.

В 2010 г. Cifali et al. [44] провели две испытательные кампании на холловских двигателях Snecma PPS1350-TSD и ионном двигателе RIT-10, чтобы определить рабочие характеристики с азотом и кислородом в качестве топлива. Результаты испытаний показывают, что производительность обоих двигателей явно снижается при использовании топлива Хе, особенно из-за низкой эффективности ионизации атмосферного топлива. Однако длительное время испытания на воспламенение свидетельствует о том, что оба устройства в принципе способны непрерывно и устойчиво работать с такими порохами. Кроме того, измеренная производительность находится в диапазоне приложений RAM-EP. HET предпочтительнее, когда требуется низкое отношение мощности к тяге, а RIT более подходит, когда требуется низкий уровень тяги (менее 10 мН). Тесты HET и RIT показаны на рисунке 14.

В 2012 году Пеккер и Кейдар [45] представили модель воздушно-реактивного двигателя на эффекте Холла. Представлен новый способ работы ВРД, в котором воздух на входе полностью ионизируется без предварительного сжатия. Это показывает, что в случае орбиты 90-95 км модель может дать тягу 9,1-22 мН в зависимости от силы напряженности магнитного поля. Результаты оценки показывают, что приемник луча на космическом корабле не должен создавать силу сопротивления, превышающую тягу. Однако в этом исследовании рассматривается сильно упрощенная модель взаимодействия двигателя со стенкой плазмы внутри камеры двигателя, и для более точного моделирования следует использовать метод Монте-Карло. Концепция ABHT показана на рисунке 15.9.0010

В 2012 году BUSEK [32] разработал марсианскую воздушно-реактивную тягу на эффекте Холла (MABHET), применяемую к КА на низкой орбите Марса. Также подана заявка на соответствующий патент [46]. В этой системе в качестве топлива используются атмосферные газы, что устраняет необходимость запуска и переноса топлива с земли. Тяга коэффициента пиковой мощности для немодифицированного двигателя Холла (предназначенного для работы с ксеноном) была измерена с газовой смесью, подобной Марсу, и составила около 30  мН/кВт с низким пиком 19  мН/кВт с эффективностью около 22-25%. MABHET BUSEK показан на рисунке 16.

В 2012 году Гарриг [47] провел расчетное исследование двигателей на эффекте Холла, использующих атмосферу в качестве топлива. Возможность использования атмосферного газа в качестве топлива для КА в ионосфере Земли анализируется с использованием простых аналитических законов подобия и двумерной гибридной модели двигателя на эффекте Холла. По сравнению с ксеноновыми топливами длина слоя ионизации увеличивается из-за менее благоприятного сечения ионизации в атмосфере. В результате геометрия канала и напряженность магнитного поля, используемые ксеноном, больше не подходят для ракет с малой массой. Анализ и расчеты показывают, что уменьшение магнитного поля и увеличение длины канала благотворно влияют на ионизацию атмосферного газа. Расчет также показывает, что массовый расход топлива составляет около 3 мг/с. Для O и N необходимо создать тягу 20 мН, чтобы компенсировать сопротивление на высоте 250 км.

В 2013 г. Tagawa et al. В работе [48] проведены экспериментальные исследования воздушно-реактивного ионного двигателя (ВДВД) с использованием источника лазерного детонационного луча. Исследованы основные характеристики АБИЭ с использованием в качестве топлива газов верхних слоев атмосферы. Среда на низкой околоземной орбите 140-200  км была смоделирована с помощью источника лазерного детонационного луча, а основные характеристики ABIE были изучены с использованием гипертермического луча N ₂ . Было высказано предположение, что в АБИЭ гипертермические молекулы N ₂ термически нагреваются за счет рассеяния на отражающей поверхности. Эффективность коллиматора была экспериментально исследована, и было установлено, что коллиматор может поддерживать N ₂ давление внутри АВД. Ток ионного пучка 16 мА при ускоряющем напряжении 200 В обеспечивал тягу 0,13 мН для пучков гипертермального N ₂ и атомарного кислорода. Также было обнаружено, что максимальный ионный пучок ограничивается эффектом пространственного заряда. Экспериментальные результаты убедительно иллюстрируют комплексное действие молекул кислорода в ABIE. Концепция ABIE показана на рис. 17.

В 2017 г. Andreussi et al. [49] разработали и испытали концепцию воздушно-реактивного двигателя на эффекте Холла в компании SITAEL. Эта система состоит из узла пассивного воздухозаборника/коллектора и воздушно-реактивного двухступенчатого двигателя на эффекте Холла (RAM-HET). Первый собирает атмосферные молекулы и направляет их к двигателю, а второй усиливает ионизацию набегающего потока за счет удержания плазмы на первом этапе и электростатического ускорения на втором этапе. Этот тест показывает, что система может генерировать тягу 6  мН при работе воздушного потока, генерируемого генератором потока частиц (имитирующего характеристики атмосферного потока, соответствующего высоте 200  км) и воздушного потока, собранного на входе в систему. Однако в настоящее время эта система не может обеспечить положительную тягу из-за измерения сопротивления   мН. RAM-HET Андреусси показан на рис. 18.

В 2018 году Джексон и Маршалл [40] исследовали ионный двигатель с атмосферным дыханием. В этом исследовании в основном проектировался вход системы, изучалась эффективность захвата частиц и эффективность ионизации атмосферных частиц, а затем анализировалась сила тяги. Результаты показывают, что эффективность ионизации имеет решающее значение для способности двигателя преодолевать сопротивление на низкой околоземной орбите. Если комбинированный КПД впуска и ионизации больше или равен 9%, версия системы 3 U может компенсировать только сопротивление приблизительно 300 км. Если комбинированная эффективность впуска и ионизации поддерживается на уровне примерно 5% или более, конфигурации системы 6 U, 12 U и 27 U могут компенсировать сопротивление в 200 км. Когда эффективность ионизации составляет 50%, сопротивление системы 6 U на 200 км соответствует эффективности всасывания 10%, и производительность будет значительно улучшена. ABIT Джексона показан на рисунке 19..

3.2.2. Электромагнитные двигатели

Исследований электромагнитных двигателей для концепции ABEP редко бывает меньше, включая PPT, MPD и IPG.

В 2013 г. Greig et al. В работе [50] изучался атмосферный плазменный двигатель (АПТ). С помощью прямых измерений силы и измерения скорости изображения частиц был исследован непараллельный угловой привод с открытым электродом и закрытым электродом. Было показано, что индуцированная сила нелинейно возрастает с увеличением угла прилегания. Кроме того, направление восходящей составляющей ионного ветра варьировалось за счет изменения угла электрода. Изменение угла между электродами может изменить напряженность электрического поля вблизи драйвера плазмы, что, в свою очередь, изменит отклик. Затем, используя экспериментальные результаты, была разработана концепция атмосферной плазменной тяги как плазменного актуатора диэлектрического барьерного разряда. Продукты APT показаны на рис. 20.

В 2013 г. Шабшеловиц [51] изучал радиочастотную плазменную технологию для системы АВЭП в своей докторской диссертации. В соответствии с требованиями системы в лаборатории были испытаны два новых двигателя. Первый двигатель использовал только радиочастоты и магнитные поля для создания тяги. Вторым был двухступенчатый двигатель, использующий уровень радиочастотной ионизации для повышения эффективности использования топлива по сравнению с традиционным двигателем. Были представлены измерения производительности двигателя на фоне атмосферного дыхания, а также измерения выхлопа плазменного зонда, чтобы охарактеризовать основные механизмы потерь. Результаты показали, что воздушно-реактивный К/К осуществим при условии существующей технологии. RF-ABEP показан на рисунке 21.

В 2014 г. Johnson et al. [52] исследовали импульсный плазменный двигатель (ППД) для работы в атмосфере. Коаксиальные ИПД с различными размерами электродов испытывались при фоновом давлении 10-40 Торр. Результирующая удельная тяга определялась как импульс, измеренный на упорном стенде, нормированный на энергию конденсатора, который был пропорционален фоновому давлению и объему разрядной камеры и обратно пропорционален энергии конденсатора. Измерения тока и напряжения не показали разницы в разряде между атмосферными и вакуумными операциями, в то время как высокоскоростная камера показала, что механизм ускорения атмосферных операций был полностью электротермическим по сравнению со смешанным тепловым и магнитным ускорением при вакуумном давлении. Чтобы продемонстрировать жизнеспособность концепции ПРТ с атмосферным дыханием, устройство было запущено с высотного разрывного аэростата на высоте 31,9 м над уровнем моря.км. AB-PPT Джонсона показан на рисунке 22.

В 2017 году Гёксель и Машек [53] продемонстрировали, что первое критическое испытание будущей воздушно-реактивной магнитоплазменной двигательной установки (MPP) было успешно завершено. В этом отношении также впервые удалось зажечь сжатый разряд с плотной плазмой при температуре одной атмосферы и привести в действие с помощью очень быстрого наносекундного электростатического возбуждения в импульсном режиме, чтобы вызвать самоорганизующийся плазменный канал для запуска основного разряда. В зависимости от напряжения конденсатора (200-600 В) энерговклад в одну атмосферу варьировал от 52 до 320 Дж/импульс, что соответствовало импульсному потенциалу 1,2-8,0 мНс. Эта новая импульсная плазменная двигательная установка, приводившаяся в действие 1000 импульсов в секунду, уже имела удельную тягу (50-150 кн/м ² ) современного реактивного двигателя. AB-MPP компании Göksel показан на рис. 23.

В 2013 г. Токийский и Штутгартский университеты провели совместные исследования воздушно-реактивного электрического двигателя [41, 54]. Предварительные исследования показали, что расход топлива, необходимый для электростатического движения на околоземной высоте, превышает возможное поглощение массы, и что коррозия электродов из-за потока кислорода может ограничить срок службы двигательной установки. Однако импульсные плазменные двигатели (ИПД) могут успешно работать при низком потреблении массы и относительно небольшой мощности. Это делает его интересным кандидатом для низкоорбитальных летательных аппаратов. Анализ данной атмосферно-дышащей системы ППД показывает, что в диапазоне высот 150-250 км тяговооруженность 30 мН/кВт и удельный импульс 5000 с хотя бы частично осуществимы для компенсации сопротивления. Кроме того, чтобы избежать абляции электрода, также обсуждается технология электротермического генератора плазмы с индукционным нагревом для получения возможной двигательной установки, которая может работать с газообразным топливом без неблагоприятных побочных эффектов. С помощью современных технологий можно создать тягу порядка 4,4 мМ на 1 мг/с массового расхода, что достаточно для компенсации сопротивления малых спутников на высоте 150–250 км.

Коаксиальный импульсный плазменный двигатель с воздушным питанием был дополнительно разработан совместной группой в 2018 году [55]. Потенциальные улучшения конструкции геометрии электродов и впрыска топлива были получены на основе экспериментальных результатов раннего прототипа PPT с воздушным питанием и применены к конструкции следующего поколения коаксиальных PPT с воздушным питанием. В этом последнем исследовании изучается влияние конструктивных изменений на производительность и коррозию электродов, что будет важным показателем оценки срока службы. Результаты показывают, что степень абляции электрода PPT с воздушной подачей выше, чем у типичного двигателя с газовой подачей. Концепция VIPER показана на рис. 24.

Начиная с 2013 г. группа Штутгартского университета разработала и испытала новую конструкцию генератора плазмы с индуктивным приводом (IPG) [25]. Этот новый IPG позволяет производить неполярную плазму с высокой энтальпией и дает первоначальные результаты характеристики воздушной плазмы. Показано, что удельные энтальпии воздушной плазмы составляют более 10 МДж/кг.

В 2017 году группа провела оценку эффективности новой индуктивной системы атмосферного дыхания [56]. На объекте используется ИПГ6-С, малогабаритный ИПГ с входной мощностью до 3,5 кВт. Устройство обеспечивает более надежные условия испытаний. Работа и производительность IPG6-S тестировались впервые. IPG6-S представляет собой испытательный стенд для разработки двигателя с индукционной плазмой (IPT) для применения ABEP.

В 2018 году группа проанализировала усиление безэлектродного источника плазмы внешним магнитным полем для двигателя с индукционной плазмой (IPT) [57, 58]. Исследованы характеристики сопротивления и плотности плазмы источника намагниченной и ненамагниченной плазмы для различных частот, входной мощности, напряженности магнитного поля, давления, температуры, профиля плотности плазмы, разрядного канала и размеров антенны. В 2019 г. группа также провела экспериментальные испытания системы [56–58] и выполнила детальное проектирование и проверку системы ИПТ. Система IPT показана на рис. 25.

В 2020 году эта команда занимается, в частности, проектированием и внедрением новой антенны, называемой антенной «птичья клетка» [59]. Его можно использовать для источников плазмы на основе геликонных волн в исследованиях термоядерного синтеза. Он использует антенный резонанс для дополнительного ускорения ионов и электронов с помощью сил. Соответственно, система выигрывает не только от безэлектродной конструкции, обеспечивающей максимальную изменчивость как состава, так и плотности, но также и от квазинейтральной струи плазмы, так что нейтрализатор не нужен.

В 2019 г. Пекинский институт экологии космических аппаратов [61, 62] провел концептуальное исследование воздушно-реактивного геликонного двигателя (ВВДД), используемого в полете на сверхнизкой орбите. Воздухозаборный канал сужающейся формы хорошо уплотняется непосредственно с безэлектродной спирально-волновой разрядной трубкой. В заднем порту канала установлен предразрядный слой с утечкой вверх плазмы, генерируемой в разрядной трубке геликонными волнами. Наличие предразрядной оболочки в заднем отверстии канала приводит к тому, что возмущение плотности воздуха распространяется вниз по потоку канала со скоростью ионно-звуковой скорости. Почти все молекулы на входе попадают в канал сужающейся формы, а затем в трубку, разряжаются и разгоняются назад геликонным плазменным двигателем с большей направленной скоростью; Таким образом, создается достаточное количество движущей силы, чтобы поддерживать долгосрочную работу сверхнизкоорбитального спутника. Концепция ABHT показана на рис. 26.

3.2.3. Другие технологии для системы ABEP

Электрогидродинамическая (ЭГД) тяга также является одним из изученных типов системы ABEP. Он генерирует индуцированный ионный ветер и тягу через устройство коронного разряда.

В 2003 г. НАСА исследовало характеристики тяги ЭГД-двигателя при низком давлении и среде чистого газообразного азота [63]. Также рассматривалось влияние различных излучателей на характеристики тяги [64]. Предварительные эксперименты показывают, что наблюдаемая тяга равна тяге ионного ветра. Были испытаны различные типы высоковольтных электродов, в том числе проволочные, ножевые и игольчатые. Наиболее оптимальной оказалась игольчатая решетка. Однако результаты эксперимента [24] показали, что подходящая тяга на единицу мощности может быть достигнута только при малых значениях тяги. На основании этого был сделан вывод о нецелесообразности использования коронного разряда в движителях.

В 2005 г. Чжао и Адамиак [65] исследовали поток ЭГД-газа в устройстве электростатической левитации. На основе граничного метода, метода конечных элементов и метода характеристик используется алгоритм прогнозирования электрического поля. Программное обеспечение FLUENT использовалось для расчета воздушного потока и получения подробного распределения различных параметров. Результаты исследований подтверждают реализуемость концепции электростатического левитирующего устройства.

В 2006 г. Martins и Pinheiro [66] смоделировали ЭГД-потоки короны в азоте с асимметричными конденсаторами. Результаты моделирования показывают, что основной упор на физическое происхождение силы, действующей на конденсатор, носит электростатический, а не гидродинамический характер. Однако этот силовой механизм все еще зависит от наличия окружающих чувствительных к ионизации частиц, чтобы иметь возможность функционировать.

В 2013 году Масуяма и Барретт [67] исследовали, что соотношение тяги и мощности ЭГД-движителя позволяет судить об эффективности. Считается, что тяговооруженность ЭГД-движителей обычно составляет порядка десятков Н/кВт, в то время как тяговооруженность современных авиадвигателей составляет всего несколько Н/кВт, поэтому ЭГД-движитель должен быть относительно эффективной силовой схемой. Из-за низкой эффективности преобразования энергии ЭГД-движителя при более высоком давлении воздуха (обычно менее 1%) он считается непригодным в качестве основного движителя [68]. Диэлектрический барьерный разряд (ДБР) представляет собой неуравновешенный газовый разряд с изолирующей средой, введенной в разрядное пространство. Это технология, которая может генерировать большой объем и высокую плотность энергии низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении. В 2016 году Чен [69] представила воздушно-реактивную электрическую двигательную установку для околокосмических аппаратов. Этот метод использует одиночный диэлектрический барьерный разряд (SDBD) в качестве источника плазмы, который может ионизировать атмосферу для производства плазмы и создания тяги в широком диапазоне атмосферного давления. Результаты испытаний показывают, что сила тяги 10 ² -10 ³   μ Н может быть создана при атмосферном давлении 10-90 кПа, а сила тяги связана с мощностью возбуждающего напряжения. Продукция Chen показана на рис. 27.

В 2017 г. Ерофеев и соавт. [70] разработали аккумулятор для воздушно-реактивной прямоточной электрореактивной двигательной установки (АВРЭП). Как показано на рис. 28, входной канал предназначен для приема входящего потока атмосферных частиц и должен препятствовать выходу частиц из накопителя при свободном молекулярном движении. Аккумулятор представляет собой камеру замедления потока. Его основная функция заключается в «максвеллизации» (или термализации) частиц набегающего газового потока. Аккумулятор позволяет поддерживать необходимую для работы ПВРД плотность газа в области ионизации в ТРД.

3.3. Обсуждение системы ABEP

. Согласно предыдущим исследованиям, можно обнаружить, что типы атмосферных электрических двигателей в основном включают импульсный плазменный двигатель (PPT), магнитоплазменный динамический двигатель (MPD), ионный двигатель (IE) и двигатель Холла. -реактивный двигатель (HET). Как показано в Таблице 3, приведен сравнительный анализ различных продуктов/концепций ABEP с точки зрения массы, лобовой площади, высоты, срока службы, тяги, удельной мощности, эффективности и так далее.

Масса устройства АВЭП в основном меньше 1000 кг, что напрямую определяет стоимость запуска. Площадь поперечного сечения всасывающего устройства составляет около 0,2 м ² , что определяет атмосферопоглощающую способность устройства. Рабочая высота КА, как правило, ниже 250 км, что определяет компенсацию сопротивления, требуемую подруливающим устройством. Система потенциально интересна для миссий на малых высотах и ​​с длительным сроком службы, которые составляют менее 250 км и находятся в диапазоне от 3 до 8 лет. Плотность мощности составляет около 10~59мН/кВт, что может создать эффективную тягу. В предыдущих исследованиях рассматривались MPD, PPT, IE и HET.

Для электротермических двигателей обычное топливо обычно не содержит кислорода, а высокотемпературная кислородсодержащая среда может вызвать коррозию сопел, резисторов и других компонентов, в частности для Arcjet, поэтому необходимо разработать новую электродную технологию. Дуговые струйные двигатели с усовершенствованной электродной технологией могут быть актуальны для режима большой мощности. Кроме того, Resistojets являются гибкими, но слишком низкими. Поэтому электротермические двигатели в настоящее время не подходят для атмосферных электрореактивных двигателей [41].

Для MPD коррозия системы электродов является одной из наиболее важных проблем при применении продукта. Будущий атмосферно-дышащий МУРЗ требует 10 ³ включений в секунду [53]. Поэтому в будущем будут изучаться альтернативные материалы для аморфных металлов и специальных сплавов с различной пористостью и структурой поверхности. Кроме того, необходимые массовые расходы для двигателя двигателя могут быть слишком высокими для применения ABEP [41].

По сравнению с MPD требования к мощности для PPT ниже (несколько ватт мощности). Исследование Choueiri [74] показывает, что коэффициент мощности PPT с использованием N ₂ находится между десятками мН/кВт и является максимальным при низкой энергии (158 Дж) и большой массе (348  μ г). Если топлива достаточно, эффективность тяги не так важна для конструкции, и указанная выше тяговооруженность становится основным расчетным критерием. Однако проблеме коррозии катода необходимо уделить больше внимания.

Для ионного двигателя сопротивление на целевой орбите ионного двигателя превышает максимально достижимую тягу [32]. Помимо неоптимальной работы из-за топлива, проблемой также является эрозия сетки из-за кислорода из термосферы. Поэтому исследования этого типа двигателей нуждаются в дальнейшей оптимизации.

Как наиболее широко изученный продукт ABEP, HET может обеспечить более высокую плотность тяги, которая находится в диапазоне 19~60 мН/кВт. Однако в некоторой степени это также представляет проблему коррозии.

Несколько типов продуктов ABEP, упомянутых выше, имеют свои преимущества и недостатки и обычно связаны с проблемой коррозии электродов. Продукты IPT Университета Штутгарта могут эффективно избежать проблем с коррозией электродов, что стоит изучить при разработке продуктов ABEP в будущем.

4. Перспективы продолжения исследований ABEP

В приведенном выше обзоре были выявлены ограничения предыдущих исследований, которые обеспечивают потенциальные возможности для продолжения исследований ABEP.

4.1. Повышение производительности воздухозаборника

Romano et al. [38] указывают, что расход атмосферного топлива должен быть больше 3 мг/с, чтобы обеспечить компенсацию тяги на высоте 250 км. Конфигурация и материал воздухозаборника определяют его способность поглощать атмосферные молекулы. Улучшение эффективности и степени сжатия может обеспечить достаточное количество топлива для двигателя. Хруби и др. [46] указали, что параболическая конфигурация имеет более высокую эффективность при зеркальном отражении, но более низкую при диффузном отражении. Поэтому перспективные исследования должны быть сосредоточены на использовании всасываемого материала. Выбор материала должен иметь достаточную термостойкость и устойчивость к столкновениям, а также лучшие характеристики захвата, адсорбции и хранения атмосферных молекул.

4.2. Решение проблемы коррозии электродов

Использование атмосферного топлива неизбежно приведет к попаданию кислорода в систему электродов электрического двигателя. Следовательно, электрод подвержен окислительной коррозии. Это ограничение представляет собой проблему для исследования ABEP. Возможный способ решения этой проблемы состоит в том, чтобы определить источник тепловых ионов, после простой операции отфильтровать кислородосодержащие вещества без окисления и, наконец, разработать двигатель, не требующий работы катода. Кроме того, последние исследования Штутгартского университета [58] используют продукты IPG для решения этой проблемы. Это безэлектродное устройство, что напрямую устраняет коррозию электродов, но со временем снижает производительность (RIT и HET).

4.3. Повышение эффективности использования топлива

По сравнению с традиционным ксеноновым топливом коэффициент использования атмосферного топлива ниже. Основной компонент атмосферы имеет меньшее сечение ионизации и большую энергию ионизации. Хотя современная технология ионизации достаточна для достижения высокой эффективности движения ксенона, ее все же недостаточно для атмосферного топлива. Возможные потенциальные методы заключаются в выявлении новых технологий ионизации и оптимизации существующих технологий. Shabshelowitz [51], по-видимому, смог улучшить это явление, используя технологию радиочастотного возбуждения. Можно также рассмотреть использование ядерной энергии.

Как упоминалось выше, все исследования ABEP основаны на наземных испытаниях. Однако осуществимость на земле не эквивалентна осуществимости в космосе. Наземная система и космическая система имеют разные условия окружающей среды, а наземная система имеет достаточные условия питания и охлаждения. Следовательно, систему ABEP необходимо анализировать и проверять в более суровых условиях окружающей среды. Например, когда масса потока атмосферного топлива является наибольшей, система все еще не может обеспечить достаточную компенсацию тяги. В этом случае использование комбинированной силовой установки может быть одним из решений.

5. Заключение

В этой статье представлены большие преимущества приложения ABEP. Использование атмосферных молекул в качестве топлива имеет большое экономическое значение, эффективно уменьшая вес перевозимого топлива и продлевая срок службы КА.

Сначала сравниваются основные космические двигательные установки, и результаты показывают, что электрическая двигательная установка может быть лучшим выбором для продуктов ABEP из-за ее более высокого удельного импульса и более эффективных конструкций.

В этом обзоре также представлены предыдущие исследования исследователей систем ABEP, которые в основном включают импульсный плазменный двигатель (PPT), магнитоплазменный динамический двигатель (MPD), ионный двигатель (IE) и двигатель на эффекте Холла (HET). Основные характеристики различных концепций ABEP приведены в таблице 3, а также указаны их ограничения. Проблема коррозии катода или сетки требует большего внимания для PPT, MPD и IE. Кроме того, HET и ионные двигатели нуждаются в нейтрализаторе, и они не могут работать с термосферными газами.

Потенциальные направления для разработки других продуктов ABEP представлены в последнем, которые сосредоточены на эффективности воздухозаборника, явлении коррозии и эффективности использования.

В связи с возрастающим интересом к изучению космоса и большими возможностями эксплуатации спутников на низкой околоземной орбите концепция АВЭП является многообещающей, но применение этой концепции требует дальнейшего развития. Понимая предыдущие исследования в этой статье, исследователи могут продолжать развивать технологию ABEP в полевой технологии.

Сокращения

ABCHT:	Цилиндрический зал.	Воздушно-реактивный ионный двигатель
ABREP:	Воздушно-реактивный прямоточный электрореактивный двигатель
AF:	Область применения
APT:	Atmospheric plasma thruster
BNTR:	Bimodal nuclear thermal rocket
DBD:	Dielectric barrier discharge
ECR:	Electron cyclotron resonance
EHD :	Электрогидродинамический
ESA:	Европейское космическое агентство
FEEP:	Электродвигатель с полевой эмиссией
HET:	Truster
И.	Институт космических систем
JAXA:	Японское агентство аэрокосмических исследований
LEO:	Низкая околоземная орбита
9 : 38 Жидкий пропеллент MABHET: Martian Martian Musthing Thrust. Магнето-плазменный двигатель НАСА: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства PCTV: Пилотируемый транспортный корабль Callisto PPT: Pulsed plasma thruster PTFE: Polytetrafluoroethylene RAM-EP: Air-breathing electric propulsion RF: Radio frequency RIT: Радиочастотный ионный двигатель S/C: Космические аппараты SDBD: Одиночный диэлектрический барьерный разряд SF: Self-field VIPER: Переменная подача воздуха на входе PPT для измерения эрозии электродов XIP: Ионный двигатель ксенона. Доступность данных Числовые данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи. Благодарности Пэн Чжэн хотела бы поблагодарить Мэнцзе Чжао за ее поддержку. Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (номер гранта 11772354) и Проектом последипломных исследований и инноваций провинции Хунань (номер гранта CX201 ). Ссылки J.Y. Tong and S.H. Xiang, «Испытания в ближней космической среде и окружающей среде», Equipment Environment Engineering , vol. 2012. Т. 3. С. 1–4. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ю. К. Ван, «Анализ перспектив применения и развития космических аппаратов ближнего космоса», National Défense Technology , vol. 2, стр. 20–24, 2009 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Н. Х. Крисп, П. С. Э. Робертс, С. Ливадиотти и др., «Преимущества очень низкой околоземной орбиты для миссий по наблюдению за Землей», Progress in Aerospace Sciences , vol. 117, с. 100619, 2020. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Т. Романо, А. Боксбергер, С. Фасулас и др., «Управление ориентацией спутников, летящих в VLEO, с использованием аэродинамических поверхностей», Журнал Британского межпланетного общества , том. 73, стр. 103–112, 2020. Просмотр по адресу: Google Scholar К. Трауб, Ф. Романо, Т. Биндер и др., «Об использовании дифференциальной аэродинамической подъемной силы и сопротивления как средства управления полетом группировки спутников» Космический журнал CEAS , том. 12, нет. 1, стр. 15–32, 2020 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar P. Chen, ZW Wu, XY Liu, K. Xie и NF Wang, «Воздушно-реактивный электрический двигатель для ближнего космического корабля», Journal of Astronautics , vol. 2, стр. 203–208, 2016 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar C. K. Law, «Варианты топлива для химических двигателей нового поколения», Журнал AIAA , том. 50, нет. 1, стр. 19–36, 2012 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Дж. Кассибри, Р. Кортез, М. Станик, А. Уоттс, В. Зайдлер и Р. Адамс, «Пример и путь развития термоядерного двигателя», Journal of Spacecraft and Rockets , vol. . 52, pp. 595–612, 2015. Просмотр по адресу: Google Scholar С. Боровски, Л. Дудзински и М. Макгуайр, «Бимодальная ядерная тепловая ракета (НТР) для мощных, миссии по исследованию человеком Марса с искусственной гравитацией», в IAF, Международный астронавтический конгресс, 52-я сессия , Тулуза, Франция, 2001 г. тепловая ракета (БНТР) для искусственной гравитации НАДЕЖДА Миссия на Каллисто», в В материалах конференции AIP , стр. 829–836, 2003. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Академия Google П. А. Траутман, К. Бетке, Ф. Стиллваген и др., «Революционные концепции исследования человеком внешних планет (НАДЕЖДА)», в материалах конференции AIP , 2003 г. , стр. 821–828, 2003 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar М. Л. Макгуайр, С. К. Боровски, Л. М. Мейсон и Дж. Гилланд, «Ядерная электрическая двигательная установка высокой мощности MPD (NEP) для миссий HOPE с искусственной гравитацией на Каллисто», в AIP Conference Proceedings , 2003, https: //ntrs.nasa.gov/citations/20040005901. Просмотр по адресу: Google Scholar Б. Волленхаупт, К. Х. Ле и Г. Хердрич, «Обзор разработки тепловых дуговых реактивных двигателей», Авиатехника и аэрокосмические технологии , том. 90, нет. 2, стр. 280–301, 2018 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar М. Ауветер-Курц, Б. Глокер, Т. Гольц и др., «Разработка аргонного реактивного двигателя», Journal of Propulsion and Power , vol. 12, нет. 6, стр. 1077–1083, 19.96. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar T. D. Schmidt, Bemannte Missionen Zum Mars Mit Kontinuierlichen Antrieben , M.S. 2012 г., http://www.irs.uni-stuttgart.de/forschung/elektrische_raumfahrtantriebe/index-alt.en.html. Посмотреть по адресу: Google Scholar М. Таймар и Дж. Ван, «Трехмерное численное моделирование нейтрализации автоэмиссионных электрических двигателей», Journal of Propulsion and Power , vol. 16, стр. 536–544, 2000. Посмотреть по адресу: Google Scholar М. Таймар, А. Дженовезе и В. Штайгер, «Экспериментальная характеристика микродвигателя с электродвигателем с полевой эмиссией индия», Журнал Движение и мощность , том. 20, стр. 211–218, 2004. Посмотреть по адресу: Google Scholar C. Yun, «Практика успешного группового полета спутника № 9», Satellite Applications , vol. 6, с. 67, 2012. Посмотреть по адресу: Google Scholar X. Y. Wang, T. P. Zhang, H. C. Jiang, S. Wang и J. Gao, «Испытания на орбите и анализ рабочих характеристик для 40 мН/3000 с ксенон-ионная электрическая двигательная установка», Journal of Rocket Propulsion , vol. 2015. Т. 1. С. 76–81. Посмотреть по адресу: Google Scholar Д. Джейкобсон, Д. Манцелла, Р. Хофер и П. Петерсон, «Программа двигателей Холла НАСА 2004 года», в 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Конференция и выставка, 2004 г. , Форт-Лодердейл, Флорида, 2004 г. импульсный плазменный двигатель», в Proceedings of 28th International Electric Propulsion Conference, Тулуза, Франция, 2003 г. , Тулуза, Франция, 2003 г. Посмотреть по адресу: Google Scholar Р. Майерс, М. Лапойнт и М. Мантеникс, «Технология двигателей MPD», в Conference on Advanced SEI Technologies, 1991 , п. 3568, Кливленд, Огайо, США, 1991. Посмотреть по адресу: Google Scholar А. Боксбергер и Г. Хердрич, «Интегральные измерения стационарного магнитоплазмодинамического двигателя с приложенным полем класса 100 кВт SX3 и перспективы AF -Технология MPD», в 35-я Международная конференция по электродвигателям, Технологический институт Джорджии, , стр. 8–12, США, 2017 г. , «Новый плазменный генератор с индуктивным приводом (IPG6) — установка и начальные эксперименты», IEEE Transactions on Plasma Science , vol. 41, нет. 4, стр. 804–810, 2013 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar М. Таймар, Advanced Space Propulsion Systems , Springer Science & Business Media, 2012. Р. А. Габриэлли, Д. Петков, Г. Хердрих, Р. Лауфер и Х. П. Рёзер, «Две общие концепции космических двигателей на основе термоядерного синтеза. », Acta Astronautica , vol. 101, стр. 129–137, 2014. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Г. Хердрих, У. Баудер, А. Боксбергер и др., «Усовершенствованные концепции плазмы (движения) в IRS», Вакуум , об. 88, стр. 36–41, 2013 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Э. Г. Хауг, «Предельные пределы уравнения релятивистской ракеты. Фотонная ракета Planck», Acta Astronautica , vol. 136, стр. 144–147, 2017. Просмотр по адресу: Google Scholar И. Коксхилл и Д. Гиббон, «Ксеноновая реактивная двигательная установка для микроспутников», в 41-м AIAA/ASME/SAE/SAE/ Конференция ASEE по совместной силовой установке и выставка , Тусон, Аризона, июль 2005 г. Просмотр по адресу: Google Scholar Д. Ди Кара, Дж. Гонсалес Дель Амо, А. Сантовинченцо и др., «Электрическая двигательная установка RAM для работы на низкой околоземной орбите: исследование ESA», в 30th International Electric Propulsion Conference , Флоренция, Италия, 2007. 2012. К. Нишияма, «Концепция ионного двигателя с воздушным дыханием», 54-й Международный астронавтический конгресс Международной астронавтической федерации, Международной академии астронавтики и Международного института космического права, 2003 г. , Бремен, Германия, 2003 г. Посмотреть по адресу: Google Scholar К. Фуджита, «Характеристики воздухозаборника ионно-реактивных двигателей», Японское общество аэрокосмических наук, , том. 52, стр. 514–521, 2005. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ю. Хисамото, К. Нишияма и Х. Кунинака, «Проектирование воздухозаборника для воздушно-дышащего ионного двигателя», в 63-м Международном астронавтическом конгрессе , Неаполь, Италия, 2012. Просмотр по адресу: Google Scholar Ю. Ли, С. Чен, Д. Ли, Ю. Сяо, П. Дай и К. Гонг, «Проектирование и анализ вакуумного воздухозаборного устройства». используется в воздушно-реактивных электродвигателях», Vacuum , vol. 120, стр. 89–95, 2015. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ю. А. Чжаолун, Г. У. Нин, Ч. Х. Сюекан, Ю. А. Ненгвен и В. А. Конг, «Технико-экономический анализ воздушно-реактивной китайской плазменной двигательной установки», 9007 Наука. и технологии , вып. 40, стр. 54–59, 2020. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ф. Романо, Т. Биндер, Г. Хердрих, С. Фасулас и Т. Шёнхерр, «Исследование конструкции воздухозаборника для воздушно-реактивной электрической двигательной установки», в Совместная конференция 30-го Международного симпозиума по космическим технологиям и науке, 34-й Международной конференции по электродвигателям и 6-го симпозиума по наноспутникам , Хиого-Кобе, Япония, 2015 г. , Болдини П. К., Романо Ф., Хердрич Г. и Фасулас С., «Вероятности передачи разреженных потоков при применении атмосферных электрических двигателей», в AIP Conference Proceedings , 2016. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar С. В. Джексон и Р. Маршалл, «Концептуальный проект воздушно-реактивного электрического двигателя для приложений CubeSat», Journal of Spacecraft and Rockets , vol. 55, нет. 3, стр. 632–639, 2018 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Т. Шёнхерр, К. Комурасаки, Ф. Романо, Б. Массути-Баллестер и Г. Хердрич, «Анализ атмосферно-дышащих электрических двигателей», IEEE Transactions on Plasma Science , vol. 43, нет. 1, стр. 287–294, 2015 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar К. Д. Диамант, «Микроволновый катод для воздушно-реактивных электрических двигателей», в 31-й Международной конференции по электрическим двигателям , Мичиган, США, 2009 г. Просмотр по адресу: Диамант, «Двухступенчатый цилиндрический двигатель Холла для воздушно-реактивных электрореактивных двигателей», в 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit , Nashville, TN, 2010. Посмотреть по адресу: Google Scholar «Экспериментальная характеристика HET и RIT с атмосферным топливом», в 32-й Международной конференции по электрическим двигателям , стр. 11–15, Висбаден, Германия, 2011. М. Кейдар, «Анализ воздушно-реактивных двигателей на эффекте Холла», Журнал движения и мощности , том. 28, нет. 6, стр. 1399–1405, 2012. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar V. Hruby, B. Pote, T. Brogan, K. Hohman, J. Szabo и P. Rostler, Воздушное дыхание с электрическим приводом, двигатель Холла , Ведомство по патентам и товарным знакам, Вашингтон, округ Колумбия: США, 2004. Л. Гарриг, «Расчетное исследование двигателя на эффекте Холла с окружающим атмосферным газом в качестве топлива», Журнал движения и мощности , том. 28, нет. 2, стр. 344–354, 2012 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar М. Тагава, К. Ёкота, К. Нишияма и др., «Экспериментальное исследование ионного двигателя с воздушным дыханием с использованием источника лазерного детонационного луча», Journal of Propulsion and Power , vol. 29, стр. 501–506, 2013. Просмотр по адресу: Google Scholar Т. Андреусси, Г. Чифали, В. Джаннетти и др., «Разработка и экспериментальная проверка двигателя на эффекте Холла RAM- Концепция EP», в 35-я Международная конференция по электродвигателям, Технологический институт Джорджии, , стр. 8–12, Атланта, Джорджия, США, 2017 г. Арджоманди, «Атмосферный плазменный двигатель: теория и концепция», AIAA Journal , vol. 51, pp. 362–371, 2013. Посмотреть по адресу: Google Scholar A. Shabshelowitz, Изучение технологии радиочастотной плазмы в применении к воздушно-реактивным электрическим двигателям , к.т.н. Диссертация, Мичиганский университет, 2013 г. И. К. Джонсон, Р. Уингли и Б. Р. Роберсон, «Импульсные плазменные двигатели для работы в атмосфере», в 50-й конференции AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference , p. 3403, Cleveland, OH, 2014. Посмотреть по адресу: Google Scholar Б. Гёксель и И. К. Машек, «Первый прорыв для будущих магнито-плазменных двигательных установок с воздушным дыханием», Journal of Physics: Conference Series , том. 825, 2017. Посмотреть по адресу: Google Scholar Представлено на совместной конференции 30-го Международного симпозиума по космическим технологиям и науке, 34-й Международной конференции по электродвигателям и 6-го симпозиума по наноспутникам , с. 272, Hyogo-Kobe, Japan, 2015. Посмотреть по адресу: Google Scholar T. Schönherr, JLG Cepeda, J. Skalden, D. Ilic, G. Herdrich и K. Komurasaki, «Исследования и разработки коаксиальных импульсных плазменных двигателей с воздушным питанием для применения RAM-EP», в Space Propulsion 2018 , с. 6, Севилья, Испания, 2018. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ф. Романо, Г. Х. Хердрихд, С. Фасулас, Д. Гарсия-Альминьяна и С. Родригес Донэйр, «Оценка исполнения романа индуктивной атмосферно-реактивной ЭП системы», в 35th International Electric Propulsion Conference , Джорджия, США, 2017. Посмотреть по адресу: Google Scholar С. Масильо, Ф. Романо, Р. Солья, Г. Хердрич и П. Робертс, « Анализ усиления безэлектродного источника плазмы внешним магнитным полем для индуктивно-плазменного двигателя (ИПТ)», в 7-й Российско-Германской конференции по электрическим двигателям , Рауишхольцхаузен, Германия, 2018. Просмотр по адресу: Google Scholar Ф. Романо, Г. Хердрич, Т. Биндер, Д. Гарсия-Альминьяна, С. Родригес Донэйр и М. Суреда Анфрес, «Влияние приложенного магнитного поля на IPG6-S, испытательный стенд для ABEP индуктивно-плазменный двигатель (IPT)», в Proceedings of the 2018 Space Propulsion Conference , стр. 1–10, Севилья, Испания, 2018. Посмотреть по адресу: Google Scholar Ю. А. Чан, Г. Хердрич и др., «Проектирование индукционно-плазменного двигателя (ИПТ) на основе ВЧ-геликона для атмосферно-реактивной электрической двигательной установки (АВЭР)», Acta Astronautica , том. 176, стр. 476–483, 2020. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Ф. Романо, Б. Массути-Баллестер, Т. Биндер, Г. Хердрих, С. Фасулас и Т. Шёнхерр, «Системный анализ и испытательный стенд для атмосферно-дышащей электрической двигательной установки с использованием индукционный плазменный двигатель», Acta Astronautica , vol. 147, стр. 114–126, 2018. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Академия Google Q. Y. Ren, L. L. Ge, H. Q. Zheng et al., «Концептуальное исследование воздушно-реактивного геликона, используемого в полете на сверхнизкой орбите», Spacecraft Environment Engineering , vol. 1, стр. 17–24, 2020. Посмотреть по адресу: Google Scholar Л. Дин, Ю. К. Пэн, Х. К. Чжэн, З. Тан, К. Ю. Рен и Х. Чжао, «Имитационный анализ ультра -низкоорбитальная атмосферная спиральная электрическая двигательная установка на основе экологически чистой рабочей среды», в 40-я конференция по техническому обмену Китайской аэрокосмической третьей профессиональной информационной сети и 4-я Совместная конференция по воздушно-космической энергетике , с. 9, Kunming, China, 2019. Посмотреть по адресу: Google Scholar F. X. Canning, C. Melcher, and E. Winet, Асимметричные конденсаторы для двигателей , 2004, https://ntrs.nasa. правительство/цитаты/20040171929. Дж. Уилсон, Х. Д. Перкинс и В. К. Томпсон, Исследование движения ионного ветра , 2009 г., https://ntrs.nasa.gov/citations/20100000021. Л. Чжао и К. Адамиак, «ЭГД-поток газа в установке электростатической левитации», Журнал электростатики , том. 64, нет. 7–9, стр. 639–645, 2006 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar А. А. Мартинс и М. Дж. Пинейро, «Моделирование коронного потока ЭГД в газообразном азоте с использованием асимметричного конденсатора для движения», Journal of Electrostatics , vol. 69, нет. 2, стр. 133–138, 2011. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar К. Масуяма и С. Р. Барретт, «О характеристиках электрогидродинамического движения», в Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences , p. 469, 2013. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Google Scholar Ким С., Пак Д., Но К. С. и Хван Дж., «Характеристики эффективности преобразования скорости и энергии ионного ветрогенератора в многоступенчатой ​​конфигурации», Journal of Electrostatics , vol. 68, нет. 1, стр. 36–41, 2010 г. Посмотреть по адресу: Сайт издателя | Академия Google П. Чен, «Исследование воздушно-реактивных электрических двигателей для околокосмических аппаратов», Магистерская диссертация, Пекинский технологический институт , том. 7, 2016. Посмотреть на: Google Scholar Ерофеев А. И., Никифоров А.П., Попов Г.А., Суворов М.О., Сырин С.А., Хартов С.А. чтобы компенсировать аэродинамическое сопротивление», Исследования Солнечной системы , том. 51, pp. 639–645, 2017. Посмотреть по адресу: Google Scholar F. Romano, Системный анализ и испытательный стенд для воздушно-реактивной электрической двигательной установки , Штутгартский университет, Штутгарт, 2004 F. Romano, G. Herdrich, P.C.E. Roberts и др., «Конструкция индукционного плазменного двигателя (IPT) для атмосферно-дышащей электрической двигательной установки (ABEP)», в 70-м Международном астронавтическом конгрессе , Вашингтон, округ Колумбия. , США, 2019 г.. Просмотр по адресу: Google Scholar Романо Ф., Хердрич Г., Робертс П.С. и др., «Индуктивный плазменный двигатель (ИПТ) для электрической двигательной установки с атмосферным дыханием: проектирование и ввод в эксплуатацию». Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены