Плазмени двигатели: история, видове, опит

За дългосрочна работа в космоса трябва да се използват надеждни електрически двигатели с плазмен дебит от около сто и пет метра в секунда и повече. Плазмените двигатели започнаха активно да се развиват в средата на миналия век. И днес тази работа продължава.

Начало на изследванията

Нашите прадеди отдавна искаха да летят в космоса. Газът е активно изучаван дълго време чрез електрическо зареждане. Той е поставен в стъклен контейнер с електроди. Тогава, когато налягането беше понижено, се появиха лъчите, излъчващи се от катода, което всъщност, както беше установено по-късно, беше потокът от електрони.

През 1886 г. е открита да се пещерно дело в катода в обратната посока от другите греди са опънати - йонизирани газове атомите. Но тогава, разбира се, не знаеха, че биха ги свикнали да получат реактивен тласък.

В дните на Съветския съюз в лабораториите на физика и технологии, сибирски клон разработена и йонни плазмени тласкащи устройства за прилагането на тази технология в устройствата за космически полет. Работата започва през 50-те години на ХХ век. Открити са два вида устройства:

• ерозионен мотор (импулс);
• стационарен плазмен двигател (без импулс).

Тези два вида се използват и до днес.

Ерозия и стационарни

Плазменият двигател, който е известен днес, функционира благодарение на реактивната сила на плазмената струя от дюзата. Самата плазма се образува чрез електрическо зареждане. За по-прост източник на енергия двигателят е избран импулсен режим (ерозионен плазмен двигател). Източникът на енергия е кондензатор, капацитет който е 0,5 μF, а напрежението е 10 kV. Зареждането му се извършва от трансформатор с диоди и резистор.

С помощта на такива устройства се формират малки и точни импулсни натоварвания, които не могат да бъдат постигнати чрез работа с други видове ракетни двигатели. Успешните тестове на импулсните плазмени двигатели се провеждат през 1964 г. в космическата станция "Zond-2".

SPD е вариант на ускорителя в разширена зона и с затворен удар от електрони. Такива устройства могат да работят за дълъг период от време. Две двигатели на ксенона са пуснати за първи път през 1972 г. на борда на съветския "Метеор".

Принцип на действие: прототип

Работата на инсталацията е както следва. Напрежението на кондензатора е пролуката между колектора, водещ тока и електродите на изпускателната камера. Когато напрежението достигне стойността на разрушаването, в камерата на двигателя се появява електрическо изпускане. Въздухът се загрява до десет хиляди единици и придобива плазмена форма. Налягането се увеличава рязко и струята от плазма излиза от дюзата с голяма скорост.

Ракетата, която е свързана към двигателя, получава реактивна сила от струята. За да се приложи мекото въртене, ракетата е прикрепена със сачмен лагер и е балансирана.

Най-сложният elektrouznom е колектор, захранващ ток. Пропуските между електродите не трябва да са повече от половин милиметър. Тогава предавателната мощност от кондензатора почти не се губи и няма да се образува допълнително триене, когато ракетата започне да се върти.

Самата ракета и цялата плазма ракетен двигател могат да имат различни размери, но трябва да се спазват силата на източника и размерът на кондензатора. За да се изчислят основните единици и конструкцията на ракетата, е удобно да се използва веригата след изчисление със специални формули.

Експериментални стойности чрез пример

На пример на предварително определено напрежение в шест хиляди вата и капацитет от 0.5 * 10 (-6) е получена като резултат от изчисления енергия освободен в камерата е равно на 5,4 J. И ако температурната разлика ще бъде 10000K, обемът на камерата тя ще бъде равна на половин кубичен сантиметър.

Тогава елементите на електрическата схема ще бъдат:

• трансформатор 220 * 5000V, с мощност 200 вата;
• резистор тел, с мощност от 100 вата.

Този модел има работно напрежение над 1000 волта, поради което трябва да бъдете много внимателни, когато работите с него и да спазвате всички необходими правила за безопасност.

Правила за безопасност за опита

1. Изпълнява един човек. Други могат да стоят на разстояние на разстояние от един метър от устройството.
2. Всички операции и докосване на инсталацията с ръце могат да се извършват само ако са изключени от захранването след изчакване най-малко една минута след това. Тогава кондензаторът ще бъде разреден.
3. Захранването трябва да е разположено в метална кутия, която е затворена от всички страни. При работа се заземи с медна жица, чийто диаметър трябва да бъде поне един и половин милиметър.

Плазмените двигатели за истински ракети трябва да имат мощност от няколко хиляди пъти повече! Може би онези, които в момента провеждат експерименти с малки проби, утре ще трябва да открият нови възможности и свойствата на плазмата.