ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ
Главная Двигатель Электрореактивные двигатели

Электрический ракетный двигатель. Электрореактивные двигатели


Электрореактивные двигатели - это... Что такое Электрореактивные двигатели?

 Электрореактивные двигатели         электрические ракетные двигатели, класс ракетных двигателей (См. Ракетный двигатель), в которых в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия. Более подробно об Э. д. (классификация, принципы действия) см. в ст. Электрический ракетный двигатель.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Электрореактивные двигатели" в других словарях:

dic.academic.ru

Электрореактивный двигатель

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к маршевым и управляющим электрореактивным двигательным установкам космических аппаратов. Электрореактивный двигатель содержит катод в виде трубки с многополостным эмиттером, размещенный электроизолировано с помощью изолятора внутри анода, выполненного в виде конического кольцевого сопла. Двигатель дополнительно содержит тепловую трубу с теплоносителем, тепловоспринимающий элемент которой установлен электроизолировано с помощью высокотемпературного кольцевого изолятора на наружной поверхности анода, а теплопередающий элемент размещен на наружной поверхности катода. Тепловая труба обеспечивает перенос части тепловой энергии, выделяющейся на аноде, к катоду. Это приводит к уменьшению температуры электродов, за счет чего увеличивается адсорбция частиц рабочего тела на рабочей поверхности катода, уменьшается работа выхода катода, увеличивается ток термоэмиссии. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия и ресурс сильноточного двигателя. 1 ил.

 

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в маршевых и управляющих электрореактивных двигательных установках космических аппаратов (КА).

Важнейшим направлением совершенствования электрореактивных двигателей (ЭРД) космических аппаратов является повышение их экономичности, которая количественно оценивается коэффициентом полезного действия (КПД). Повышение КПД позволяет расширить круг задач, решаемых с использованием ЭРД, повысить срок активного существования КА, снизить стоимость реализации космических программ.

Известен электрореактивный двигатель непрерывного действия без внешнего магнитного поля (О.Н.Фаворский, В.В.Фишгойт, Е.И.Янтовский. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок. М.: Высшая школа. 1970, рис.3.48, с.191).

Ускоритель представляет собой устройство, состоящее из двух концентрических электродов - анода и катода, разделенных электроизолирующей стенкой, через которую подается рабочее тело, в качестве которого используются, например, пары щелочного металла. Электроды соединены с полюсами источника электроэнергии. Возникающая в результате разряда между электродами плазма разгоняется в скрещенных электрическом и магнитном полях. Магнитное поле создается током, текущим по центральному электроду и плазме, и имеет азимутальное направление.

Недостаток коаксиального двигателя без внешнего магнитного поля состоит в том, что для получения приемлемых тяг требуются весьма значительные токи. Так при тяге около 1 Н потребная сила тока составляет около 2500 А. При таких токах охлаждение электродов и обеспечение достаточного ресурса двигателя становится затруднительным.

Известен торцевой электрореактивный двигатель (А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.П.Иванов. Энергетические системы космических аппаратов. М.: Машиностроение. 1972, рис.14.3, с.356-357). Двигатель содержит центрально расположенный катод и сопло-анод, разделенные электрическим изолятором и соединенные с полюсами источника электроэнергии. Рабочим телом двигателя служат пары щелочных металлов, поступающие в зону ускорения через полостную структуру катода. В устройстве осевые и радиальные составляющие тока в плазме взаимодействуют с азимутальным магнитным полем, индуцируемым осевыми составляющими тока. Плазма образуется в объемном разряде между центрально расположенным катодом и соплом-анодом. Недостатком двигателя является значительная величина силы тока, достигающая десятков килоампер для получения удельного импульса (4...10)·104 м/с. Это затрудняет охлаждение электродов и сокращает ресурс двигателя.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому устройству (прототипом) является ЭРД сильноточной схемы, содержащий многополостной катод, разгонную камеру-сопло, одновременно являющуюся анодом, и кольцевой изолятор (С.В. Тимашев, Ю.Н.Лебедев, Л.А.Сырцов и др. Основы теории, конструкции и эксплуатации энергетических и двигательных установок космических аппаратов с неядерными источниками энергии. С-Пб.: изд. ВИККИ им. А.Ф.Можайского, 1992, стр.462, рис.21.6). Рабочим телом двигателя служат пары щелочных металлов, поступающие в зону ускорения через полостную структуру катода. Разгон рабочего тела осуществляется за счет взаимодействия радиальной компоненты разрядного тока с азимутальным магнитным полем, индуцируемым осевой компонентой тока. Такие ЭРД способны развивать тягу до 1...10 Н и имеют удельный импульс до (20...30)·103 м/с при мощности источника питания порядка 0,5 МВт (ток разряда до 10000 А, напряжение до 50 В).

Существенными недостатками сильноточных ЭРД являются низкий КПД (˜50%) и ограниченный ресурс работы (<5000 час), обусловленные значительными энергопотерями в приэлектродных областях - катодной и анодной.

Потери в катодной области разряда связаны с организацией процессов токопереноса из металла в рабочее тело и сопутствующего плазмообразования. Для поддержания требуемого уровня эмиссионного тока с поверхности катода в разряде формируется прикатодный скачок потенциала, ускоряясь на котором ионы из плазмы бомбардируют эмитирующую поверхность и разогревают ее. В результате ионной бомбардировки поверхность катода имеет рабочую температуру выше 3000 К. Одновременно электроны эмиссии, ускоряясь на прикатодном скачке, ионизуют рабочее тело. Важным фактором токопереноса в катодной зоне является эндотермический процесс эмиссии, обусловленный необходимостью энергозатрат на перемещение электронов из металла - затраты работы выхода (для вольфрама ˜4,5 эВ на каждый эмитированный электрон).

Потери в анодной области разряда обусловлены сильным разогревом поверхности в зоне переноса тока из плазмы в металл анода. В этом случае электроны, попадая на анод, высвобождают энергию, равную работе выхода металла. В результате этого поверхность анода также сильно разогревается, обеспечивая радиационный теплоотвод выделяющейся энергии.

В итоге на процессы токопереноса в электродной системе сильноточного ЭРД затрачивается до 40% подводимой энергии.

Задачей изобретения является повышение КПД и ресурса сильноточного ЭРД за счет переноса части тепловой энергии, выделяющейся на аноде, к катоду.

Указанная задача решается установкой в конструкцию сильноточного ЭРД тепловой трубы (ТТ), соединяющей зоной своего теплопереноса анод и катод двигателя.

Электрореактивный двигатель, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом, катод в виде трубки с многополостным эмиттером, размещенный электроизолированно с помощью изолятора внутри анода, выполненного в виде конического кольцевого сопла, источник электрической энергии, соединенный с электродами, отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно содержит тепловую трубу с теплоносителем, состоящую из тепловоспринимающего элемента, установленного электроизолированно с помощью высокотемпературного кольцевого изолятора на наружной поверхности анода в зоне интенсивного токопереноса, теплопередающий элемент, размещенный на наружной поверхности катода, и профилированную капиллярную структуру, соединяющую зоны испарения и конденсации тепловой трубы.

Если считать, что ТТ отводит теплоту только с внешней поверхности анода-сопла к катоду, то возможен возврат энергии до 5%. Однако при этом возникает ряд сопутствующих эффектов, повышающих эффективность катодных процессов. В первую очередь уменьшается катодное падение потенциала, приводящее к уменьшению ионного тока на катод и понижению его температуры. Это обстоятельство приводит к увеличению адсорбции частиц рабочего тела на эмитирующей поверхности катода и уменьшению его работы выхода, что, в свою очередь, приводит к возрастанию тока термоэмиссии. Отбор теплоты от анода с помощью ТТ приводит также к понижению температуры анода в целом.

Выполненные детальные расчеты снижения энергозатрат на токоперенос показывают, что за счет рекуперации тепла в электродной системе ЭРД возможно повышение КПД не менее чем на 10...20% при одновременном понижении температуры наиболее энергонапряженных элементов конструкции двигателя - анода и катода до 2000...2200 К, что приведет к повышению ресурса двигателя в 5...10 раз.

Сущность изобретения поясняется чертежом. ЭРД содержит катод 1 в виде трубки с многополостным эмиттером 2, размещенный электроизолированно с помощью изолятора 3 внутри анода 4, выполненного в виде конического кольцевого сопла, источник электрической энергии 5, соединенный с электродами. В конструкцию ЭРД введена тепловая труба 6 с теплоносителем. ТТ состоит из тепловоспринимающего элемента (ТВЭ) 7, установленного электроизолированно с помощью высокотемпературного кольцевого изолятора 8 на наружной поверхности анода 4 в зоне интенсивного токопереноса, образуя зону испарения теплоносителя. В зоне конденсации ТТ содержит теплопередающий элемент (ТПЭ) 9, размещенный на наружной поверхности катода 1, и профилированную капиллярную структуру 10, соединяющую зоны испарения и конденсации теплоносителя тепловой трубы.

Устройство работает следующим образом. Электроразрядный и ускорительный процессы осуществляются по обычной схеме за счет подачи напряжения между катодом 1 и анодом 4 от источника электрической энергии 5. Выделяющаяся в аноде тепловая энергия с наружной поверхности отводится теплоносителем ТТ 6, испаряющимся из фитильной структуры и поступающим в газовый канал трубы. На испарение теплоносителя затрачивается скрытая теплота парообразования, которая в виде потенциальной энергии вместе с паром через газовый канал поступает к катоду 1. В зоне ТПЭ 9 парообразный теплоноситель ТТ 6 конденсируется с выделением скрытой теплоты парообразования, запасенной в ТВЭ 7, и в жидком виде через фитильную структуру ТТ возвращается к аноду 4.

Электрореактивный двигатель, содержащий катод в виде трубки с многополостным эмиттером, размещенный электроизолированно с помощью изолятора внутри анода, выполненного в виде конического кольцевого сопла, источник электрической энергии, соединенный с электродами, отличающийся тем, что дополнительно содержит тепловую трубу с теплоносителем, состоящую из тепловоспринимающего элемента, установленного электроизолированно с помощью высокотемпературного кольцевого изолятора на наружной поверхности анода в зоне интенсивного токопереноса, теплопередающий элемент, размещенный на наружной поверхности катода, и профилированную фитильную структуру, соединяющую зоны испарения и конденсации тепловой трубы.

www.findpatent.ru

Электрический ракетный двигатель Википедия

Введение

Идея использовать для ускорения электрическую энергию в реактивных двигателях возникла практически в начале развития ракетной техники. Известно, что такую идею высказывал К. Э. Циолковский. В 1916—1917 годах Р. Годдард провёл первые эксперименты, а в 30-х годах XX столетия в СССР под руководством В. П. Глушко был создан один из первых действующих ЭРД.

С самого начала предполагалось, что разнесение источника энергии и ускоряемого вещества позволит обеспечить высокую скорость истечения рабочего тела (РТ), а также и меньшую массу космического аппарата (КА) за счёт снижения массы хранимого рабочего тела. Действительно, в сравнении с другими ракетными двигателями ЭРД позволяют значительно увеличить срок активного существования (САС) КА, существенно при этом снизив массу двигательной установки (ДУ), что, соответственно, позволяет увеличить полезную нагрузку, либо улучшить массо-габаритные характеристики самого КА.

Расчёты показывают, что использование ЭРД позволит сократить длительность полёта к дальним планетам (в некоторых случаях даже сделать такие полёты возможными) или, при той же длительности полёта, увеличить полезную нагрузку.

Начиная с середины 1960-х годов в СССР и в США начались натурные испытания ЭРД, а в начале 1970-х ЭРД стали использоваться как штатные ДУ.

В настоящее время ЭРД широко используются как в ДУ спутников Земли, так и в ДУ межпланетных КА.

Классификация ЭРД

Классификация ЭРД не устоялась, однако в русскоязычной литературе обычно принято классифицировать ЭРД по преобладающему механизму ускорения частиц. Различают следующие типы двигателей:

Принятая в русскоязычной литературе классификация электроракетных двигателей

ЭТД, в свою очередь, делятся на электронагревные (ЭНД) и электродуговые (ЭДД) двигатели.

Электростатические делятся на ионные (в том числе коллоидные) двигатели (ИД, КД) — ускорители частиц в униполярном пучке, и ускорители частиц в квазинейтральной плазме. К последним относятся ускорители с замкнутым дрейфом электронов и протяжённой (УЗДП) или укороченной (УЗДУ) зоной ускорения. Первые принято называть стационарными плазменными двигателями (СПД), также встречается (всё реже) наименование — линейный холловский двигатель (ЛХД), в западной литературе именуется холловским двигателем. УЗДУ обычно называются двигателями с ускорением в анодном слое (ДАС).

К сильноточным (магнитоплазменным, магнитодинамическим) относят двигатели с собственным магнитным полем и двигатели с внешним магнитным полем (например, торцевой холловский двигатель — ТХД).

Импульсные двигатели используют кинетическую энергию газов, появляющихся при испарении твёрдого тела в электрическом разряде.

В качестве рабочего тела в ЭРД могут применяться любые жидкост

ruwikiorg.ru

Электрореактивные двигатели - это... Что такое Электрореактивные двигатели?

 Электрореактивные двигатели         электрические ракетные двигатели, класс ракетных двигателей (См. Ракетный двигатель), в которых в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия. Более подробно об Э. д. (классификация, принципы действия) см. в ст. Электрический ракетный двигатель.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Электрореактивные двигатели" в других словарях:

dal.academic.ru

Электрореактивный двигатель

Двигатель предназначен для создания реактивной тяги в электрореактивных двигателях, используемых в космическом пространстве и в плотных слоях атмосферы. Двигатель оснащен электронной системой управления, электрически связанной с источником электрической энергии; источник электронов подключен к потенциалу отрицательной полярности источника энергии через систему управления, а приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника энергии через систему управления и установлен на расстоянии от источника электронов, многократно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Источник и приемник электронов выполнены в форме токопроводящих пластин, причем поверхность источника электронов, обращенная к приемнику электронов, имеет многоигольчатую структуру. В пластине приемника электронов выполнены отверстия с образованием сетчатой или сотовой структуры. Изобретение позволяет расширить арсенал электрореактивных двигателей, упростить конструкцию и повысить экономичность двигателя. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к особым устройствам для создания реактивной тяги и может быть использовано при разработке электрореактивных двигателей, используемых в космическом пространстве и в плотных слоях атмосферы.

Известны электрореактивные двигатели (RU 2166667 С1, 10.05.2001; RU 2172865 С2, 10.04.2001; Корлисс У.Р. Ракетные двигатели для космических полетов. М.: Издательство иностранной литературы, 1962, с.349-353, 365-375; Фаворский О.Н., Фишгойт В.В., Янтовский Е.И. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок. М.: Высшая школа, 1970, с.139-141).

Однако известные электрореактивные двигатели имеют сложную конструкцию и высокое потребление энергии.

Наиболее близким к заявленному изобретению является техническое решение того же назначения по патенту RU 2243408 С2, 06.08.98, МПК 7 - F03Н 5/00. Из RU 2243408 известен электрореактивный двигатель, включающий, как и заявленный, источник электрической энергии постоянного тока, источник электронов и приемник электронов.

Известный электрореактивный двигатель имеет сложную конструкцию вследствие большого количества взаимосвязанных рабочих элементов, а также предназначен для работы только в космическом пространстве.

Задача настоящего изобретения заключается в расширении арсенала технических средств определенного назначения, а именно электрореактивных двигателей, предназначенных как для космических летательных аппаратов, так и для других транспортных средств (например, самолетов), работающих в плотных слоях атмосферы. Кроме того, попутно решалась задача в упрощении конструкции и повышении экономичности двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что электрореактивный двигатель, содержащий источник электрической энергии постоянного тока, источник электронов и приемник электронов, согласно изобретению, снабжен электронной системой управления, электрически связанной с источником электрической энергии. Источник электронов подключен проводником к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии через электронную систему управления. Приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии также через электронную систему управления и установлен на расстоянии от источника электронов, многократно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Источник электронов и приемник электронов выполнены в форме токопроводящих пластин, причем поверхность источника электронов, обращенная к приемнику электронов, имеет многоигольчатую структуру. В пластине приемника электронов выполнены отверстия с образованием сетчатой структуры.

Кроме того, для повышения экономичности при применении двигателя в плотных слоях атмосферы в качестве газообразного рабочего тела может быть использован воздух.

Целесообразно при применении двигателя в космическом пространстве в качестве газообразного рабочего тела использовать ксенон.

Предусмотрено, что для увеличения тяги двигателя путем увеличения количества молекул газа, выходящих из двигателя в окружающую среду, острия много игольчатой поверхности источника электронов могут быть выполнены из алмазоподобного материала.

С целью предотвращения лавинного пробоя между электродами рекомендуется, чтобы величина работы выхода электронов находилась в пределах от 1,5 до 4,5 электронвольт.

Рекомендуется для упрощения конструкции двигателя, чтобы токопроводящие пластины источника и приемника электронов были выполнены в форме дисков.

На чертеже приведена принципиальная схема электрореактивного двигателя.

Электрореактивный двигатель имеет цилиндрический корпус (1) с выходным устройством (соплом) (2) для выхода реактивной струи в окружающее пространство. В корпусе установлен блок питания (3), включающий источник электрической энергии постоянного тока и электронную систему управления, электрически связанную с источником электрической энергии. Электронная система управления состоит из преобразовательных, распределительных, регулирующих, блокирующих и защитных устройств, выполненных в виде отдельных модулей. В корпусе также установлена емкость (4) с газообразным рабочим телом и газоразрядная камера (5). Газоразрядная камера состоит из двух электродов, а именно из источника электронов (6) и приемника (он же нейтрализатор) электронов (7), заключенных в кожух (8), выполненный из непроводящего электрический ток материала. Источник электронов (6) подключен проводником (9) к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии через электронную систему управления. Приемник электронов (7) подключен проводником (10) к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии также через электронную систему управления и установлен на расстоянии от источника электронов, многократно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле. Такое расположение электродов обеспечивает режим работы двигателя без возникновения лавинного пробоя между ними, а следовательно, экономичный режим. Источник электронов снабжен каналом (11) для подвода газообразного рабочего тела, например ксенона. Использование в качестве газообразного рабочего тела ксенона обусловлено его высоким молекулярным весом, равным 130,2. Вход канала подсоединен к емкости (4) или может сообщаться с атмосферой по дополнительному каналу (12) в случае использования в качестве рабочего тела воздуха, особенно при работе двигателя в плотных слоях атмосферы. Выход канала (11) подсоединен к межэлектродному пространству (промежутку) у источника электронов (6). Источник электронов и приемник электронов выполнены в форме токопроводящих пластин. Для увеличения тяги двигателя (повышения экономичности) путем увеличения количества молекул газа, выходящих из двигателя в окружающую среду, поверхность источника электронов, обращенная к приемнику электронов, имеет многоигольчатую структуру (13). В пластине приемника электронов выполнены отверстия (14) с образованием сетчатой или сотовой структуры для входа и выхода реактивного потока молекул. Предусмотрено, что для повышения количества заряженных молекул в газоразрядной камере (5) и, как следствие, повышение экономичности двигателя острия многоигольчатой поверхности источника электронов могут быть выполнены из алмазоподобного материала (α-СН). Выполнение источника электронов с многоигольчатой структурой и из специального материала существенно снижает затраты энергии на выход электронов, что и приводит к повышению КПД двигателя. С целью предотвращения лавинного пробоя между электродами (следовательно, для обеспечения более экономичного режима работы двигателя), рекомендуется, чтобы величина работы выхода электронов находилась в пределах от 1,5 до 4,5 электронвольт. Для упрощения конструкции двигателя токопроводящие пластины источника и приемника электронов могут быть выполнены в форме дисков.

Электрореактивный двигатель работает следующим образом.

Электронная система управления обеспечивает генерацию напряжения между электродами и стабилизацию режима работы двигателя без возникновения лавинного процесса. Электронная система управления генерирует управляющее напряжение, положительный потенциал которого подается на пластину приемника электронов (7) с помощью проводника (10), а отрицательный потенциал - на источник электронов (6) с помощью проводника (9). Величина напряжения выбирается достаточной для создания напряженности электрического поля, при которой электроны инжектируются на молекулы газообразного рабочего тела, находящиеся в межэлектродном пространстве в газоразрядной камере (5), при этом молекулы газа заряжаются отрицательно. Под воздействием электрического поля в межэлектродном пространстве на отрицательно заряженные молекулы газа действует сила электростатического взаимодействия (сила Кулона). Под воздействием силы Кулона отрицательно заряженные молекулы начинают двигаться к приемнику электронов (7). В процессе направленного движения молекулы ускоряются и рассеиваются на нейтральных молекулах газа, сообщая им импульс движения. В результате в межэлектродном пространстве возникает поток заряженных и нейтральных молекул газа, направленный к приемнику электронов (7), в котором имеются отверстия для прохода газового потока. Отрицательно заряженные молекулы, подойдя к приемнику электронов, отдают электроны и становятся электронейтральными. Далее уже нейтральные молекулы, имеющие скорость, направленную по нормали к поверхности приемника электронов и находящиеся в области отверстий, проходят через отверстия в окружающее пространство, создавая при этом реактивную тягу.

При работе электрореактивного двигателя в плотных слоях атмосферы, для повышения экономичности, в качестве газообразного рабочего тела используется воздух, который по дополнительному каналу (12) и каналу (11) поступает из окружающей среды в газоразрядную камеру (5). При работе двигателя в космическом пространстве (или когда в качестве рабочего тела используется иной газ, например ксенон) газообразное рабочее тело поступает в газоразрядную камеру из емкости (4) по каналу (11), при этом дополнительный канал (12) перекрывается.

1. Электрореактивный двигатель, содержащий источник электрической энергии постоянного тока, источник электронов и приемник электронов, отличающийся тем, что двигатель снабжен электронной системой управления, электрически связанной с источником электрической энергии, источник электронов подключен проводником к потенциалу отрицательной полярности источника электрической энергии через электронную систему управления, приемник электронов подключен к потенциалу положительной полярности источника электрической энергии также через электронную систему управления и установлен на расстоянии от источника электронов многократно превышающем длину свободного пробега электронов в газообразном рабочем теле, источник электронов и приемник электронов выполнены в форме токопроводящих пластин, причем поверхность источника электронов, обращенная к приемнику электронов, имеет многоигольчатую структуру, а в пластине приемника электронов выполнены отверстия с образованием сетчатой структуры.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего тела используется воздух.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве газообразного рабочего тела используется ксенон.

4. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что перегородки теплообменного модуля снабжены отверстиями для последовательного сообщения каналов.

5. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что теплообменный модуль содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный в полости внутренней трубы теплообменного модуля и соединяющий его каналы.

6. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что он содержит шибер, расположенный в канале для подвода воздуха вблизи горелочного устройства.

7. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что теплообменнный модуль содержит ребра для увеличения теплообменной поверхности, расположенные между внутренней и внешней трубой и закрепленные на поверхности внутренней трубы.

8. Подогреватель по п.1, отличающийся тем, что стенки корпуса выполнены с теплоизоляцией.

www.findpatent.ru

Электрореактивные двигатели - это... Что такое Электрореактивные двигатели?

 Электрореактивные двигатели         электрические ракетные двигатели, класс ракетных двигателей (См. Ракетный двигатель), в которых в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия. Более подробно об Э. д. (классификация, принципы действия) см. в ст. Электрический ракетный двигатель.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Электрореактивные двигатели" в других словарях:

doc.academic.ru

Электрореактивные двигатели малой тяги | in-technics.ru

Электрореактивные двигатели малой тяги

В 1929 г. в Ленинграде впервые в мире бы­ли начаты работы по конструированию ЭРД. В.П.Глушко предложил и исследовал первый импульсный электротермический двигатель, в котором рабочее вещество в твердом или жидком виде, подаваемое в рабочую камеру порциями, нагревалось до очень высоких тем­ператур с помощью электровзрывов, а затем оно истекало через сопло.

Интенсивное развитие ЭРД началось в кон­це 50-х годов. Мощным стимулом к этому по­служили огромные успехи в освоении космоса и появление в связи с проблемой управляемо­го термоядерного синтеза новой отрасли физи­ки — физики высокотемпературной плазмы.

Советскому Союзу принадлежит приоритет в разработке и испытаниях в космических ус­ловиях плазменных ЭРД. Разработанные и созданные коллективами ряда организаций первые электрические реактивные двигатели для работы в космосе были испытаны в 1964 г. на автоматической станции «Зонд 2», где они использовались для постоян­ной ориентации станции на Солнце. Это были импульсные плазменные двигатели. Следующий экспериментальный запуск электрореактивных двигателей в космос был в 1971 г. в составе ис­кусственного спутника Земли «Метеор». При этом были испытаны два двигателя — ионный с объемной ионизацией (ИДОЙ) и стационарный плазменный (СПД) (рис. 31).

 

Электрореактивные двигатели малой тяги 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оба двига­теля показали полную работоспособность в космических условиях. С помощью СПД было проведено несколько маневров, изменен ради­ус орбиты спутника и спутник «Метеор» был установлен на условно-синхронную орбиту, что заметно повысило информативность всей систе­мы. Двигательная установка в составе объекта проработала 170 ч и была выключена в работо­способном состоянии.

Расчеты, подтвержденные экспериментами  в космосе, показали, что даже при сравнитель­но низкой энерговооруженности спутников применение электрореактивных двигателей для целей ориентации и коррекции орбит спутни­ков увеличивает срок их активного существова­ния,  даёт возможность осуществлять точную их установку на заданную высоту.

Использование электрических реактивных двигателей в сочетании с ядерной энергети­ческой установкой может существенно увели­чить энерговооруженность космических объек­тов, делает применение их еще более перспек­тивным, причем эти преимущества возраста­ют по мере увеличения мощности и ресурса ядерных энергоустановок.

При малой мощности (единицы киловатт) ЭРД позволяют осуществлять перевод спутни­ков в нужные точки фазового пространства, производить плавные и точные маневры, ком­пенсировать силу аэродинамического торможе­ния низколетающих спутников, что резко увеличивает их ресурс и повышает   информативность и качество работы системы.

Существенным преимуществом   ЭРД является возможность регулирования тяги в широких пределах при соответственном   изменении потребляемой мощности, что весьма ценно при  управлении   искусственными  спутниками.

Для энергосистем электрической мощно­стью десятки киловатт эти задачи останутся ос­новными, но к ним добавятся задачи по ис­пользованию ЭРД для космических транспорт­ных систем и переводу искусственных спутни­ков Земли с низких орбит на геостационарные и обратно.

Особый интерес ЭРД представляют для долгоживущих спутников, которые должны непре­рывно компенсировать возмущения (например, аэродинамическое сопротивление), или для ап­паратов, совершающих различного рода ма­невры.

ЭРД можно выполнить с практически лю­бой нужной скоростью истечения рабочего те­ла и на тягу до десятка килограмм, поэтому дальнейшее расширение сферы применения ЭРД вплоть до применения их в качестве маршевых ракетных двигателей для межпланетных полетов определяется возможностями энергетики на борту космического аппарата. Ресурс современных ЭРД достигает 10000 ч, а число включений измеряется десятками тысяч для стационарных   ЭРД и десятками миллионов — для импульсных ЭРД. Эти двигатели в эксплуатации. Они характеризуются широки­ми пределами автономного регулирования ос­новных параметров (тяги и скорости истечения рабочего тела) без существенного изменения кпд.

В ионных и электродинамических двигате­лях можно изменять направление вектора тя­ги без применения   механических   устройств.  ЭРД могут работать стационарно и рабочим импульсами (порядка миллисекунд и микросе­кунд).

Уровень мощности в современных одиноч­ных стационарных модулях ЭРД изменяется в пределах от десятков ватт (электронагревные и ионные микродвигатели) до сотен киловатт (торцевые двигатели), и пока не видно предела продвижения как в сторону малых, так и в сто­рону больших мощностей.

Электрореактивные двигатели малой тяги

 

В ИАЭ им. И. В. Курчатова разработаны      плазменные, электронагревные и ионные двигатели со скоростью истечения рабочего тела до 100 км/сек и с экспериментально проверенным ресурсом несколько тысяч часов (рис. 32)

 

Рис.32. Ионный двигатель с ядерной энергетической установкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

Создание и успешное проведение испытаний ядерных термоэмиссионных энергетических установок  и разработка на их основе энергодвигательных комплексов свидетельствуют о научно-техническом прогрессе  в развитии работ по использованию ядерной энергии для космических целей.

in-technics.ru

Смотрите также