Оптимизация геометрии конструкции высокочастотных двигателей и ионных источников
- Авторы: Абгарян В.К.1, Мельников А.В.1, Купреева А.Ю.1, Пейсахович О.Д.1
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института (национального исследовательского университета)
- Выпуск: № 5 (2023)
- Страницы: 103-112
- Раздел: Статьи
- URL: https://modernonco.orscience.ru/1028-0960/article/view/664571
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023050023
- EDN: https://elibrary.ru/KUZDAY
- ID: 664571
Цитировать
Аннотация
В статье изложены результаты расчетов оптимальной геометрии конструкции одного из типов источников квазинейтральной плазмы. Рассмотрена схема ионного источника с индуктивным разрядом плазмы, образуемым и поддерживаемым с помощью высокочастотного электромагнитного поля с частотой порядка 1 МГц. С помощью численного моделирования проведена совместная оптимизация профилей поверхностей основных узлов конструкции, а именно разрядной камеры и электродов ионно-оптической системы. Расчеты выполняли с помощью разработанной ранее инженерной модели индуктивного разряда в плазме. Критериями оптимизации являлись тяга и величина извлекаемого из источника ионного тока, определяемые из расчетных распределений электронной плотности и температуры электронов в объеме разрядной камеры. Оптимизационные расчеты проведены для ионного источника диаметром 16 см с разрядными камерами, поверхность которых имеет форму сегментов сферы. Результаты расчетов тяги представлены в сравнении с величинами, рассчитанными для базовой конфигурацией схемы ионного источника с полусферической разрядной камерой и плоской ионно-оптической системой. Получено существенное увеличение величины извлекаемого ионного тока и тяги в найденной оптимальной конфигурации ионного источника.
Об авторах
В. К. Абгарян
Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамикиМосковского авиационного института (национального исследовательского университета)
Автор, ответственный за переписку.
Email: vka.mai@mail.ru
Россия, 125080, Москва
А. В. Мельников
Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамикиМосковского авиационного института (национального исследовательского университета)
Email: vka.mai@mail.ru
Россия, 125080, Москва
А. Ю. Купреева
Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамикиМосковского авиационного института (национального исследовательского университета)
Email: vka.mai@mail.ru
Россия, 125080, Москва
О. Д. Пейсахович
Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамикиМосковского авиационного института (национального исследовательского университета)
Email: vka.mai@mail.ru
Россия, 125080, Москва
Список литературы
- Kanarov V., Hayes A.V., Yevtukhov R., Vidinsky B., Navy A. // Rev. Sci. Instrum. 1998. № 69. P. 874. https://www.doi.org/10.1063/1.1148742
- Jet Propulsion Laboratory NASA. 2003. https://www.jpl.nasa.gov/missions/hayabusa Cited 10 April 2022
- Jet Propulsion Laboratory NASA. 1998. https://www.jpl.nasa.gov/missions/deep-space-1-ds1 Cited 10 April 2022
- Van Noord J. // In 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 2007. P. 5218. https://www.doi.org/10.2514/6.2007-5218
- Van Noord J., Herman D. // In 44th AIAA/ ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 2008. P. 4526. https://www.doi.org/10.2514/6.2008-4526
- Васин А.И., Коротеев А.С., Ловцов А.С., Муравлев В.А., Шагайда А.А., Шутов В.Н. // Труды МАИ. 2012. Т. 60. С. 8.
- Herman D.A. // 57th Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF) Propulsion Meeting. 2010. No. E-17447.
- Антропов Н.Н., Ахметжанов Р.В., Балашов В.В., Богатый А.В., Дьяконов Г.А., Могулкин А.И., Обухов В.А., Плохих А.П., Попов Г.А. // Тезисы 14-й Международной конференции “Авиация и космонавтика-2015”. 2015. С. 141.
- Tsukizaki R., Ise T., Koizumi H., Togo H., Nishiyama K., Kuninaka H. // J. Propulsion and Power. 2014. V. 30. № 5. P. 1383. https://www.doi.org/10.2514/1.B35118
- Foster J., Haag T., Kamhawi H., Patterson M., Malone S., Elliot F. // In 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. 2004. P. 3812. https://www.doi.org/10.2514/6.2004-3812
- Loeb H. // Astronautica Acta. 1962. V. 8. № 1. P. 49.
- Abgaryan V.K., Nadiradze A.B., Semenov A.A., Troshin A.E. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. V. 13. 2019. № 6. P. 1054. https://www.doi.org/10.1134/S102745101906003X
- Goebel D.M., Katz I. // Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall. N.Y.: John Wiley & Sons, 2008. P. 100.
- Абгарян В.К., Леб Х.В., Обухов В.А., Шкарбан И.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2012. № 8. С. 70.
- Канев С.В., Кожевников В.В., Хартов С.А. // Известия РАН. Энергетика. 2017. Т. 3. С. 21.
- Cifali G., Misuri T., Rossetti P., Andrenucci M., Valentian D., Feili D., Lotz B. // 32nd International Electric Propulsion Conference. 2011. № 11. P 15.
- Девдариани А.З., Артамонова А.О., Беляев А.К. // Письма в ЖТФ. 2020. Т. 46. Вып. 4. С. 45. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2020.04.49051.17990
- Абгарян В.К., Ахметжанов Р.В., Леб Х.В., Обухов В.А., Черкасова М.В. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2013. №11. С. 82.
- Balashov V., Cherkasova M., Kruglov K., Kudriavtsev A., Masherov P., Mogulkin A., Obukhov V., Riaby V., Svotina V. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88. № 8. P. 083304. https://www.doi.org/10.1063/1.4998247
- Holste K., Dietz P., Scharmann S., Keil K., Henning T., Zschätzsch D., Reitemeyer M., Nauschütt B., Kiefer F., Kunze F., Zorn J., Heiliger C., Joshi N., Probst U., Thüringer R., Volkmar C., Packan D., Peterschmitt S., Brinkmann K.-T., Zaunick H.-G., Thoma M.H., Kretschmer M., Leiter H.J., Schippers S., Hannemann K., Klar P.J. // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. P. 061101. https://www.doi.org/10.1063/5.0010134
- Мельников А.В., Хартов С.А. // Известия РАН. Энергетика. 2018. Т. 3. С. 4.
- Kanev S., Melnikov A., Nazarenko I., Khartov S. // IOP Conference Series: Mater. Sci. Engineer. 2020. P. 012010. https://www.doi.org/10.1088/1757-899X/868/1/012010
- Porst, J.P., Kuhmann J., Kukies R., Leiter H. // In Proceedings of the 34th International Electric Propulsion Conference. 2015.
- Leiter H.J., Kukies R., Porst J.P., Kuhmann J., Berger M, Rath M., // In 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. 2014. P. 3421. https://www.doi.org/10.2514/6.2014-3421
- Porst J.P., Altmann C., Arnold C., Kuhmann J., Syring C., Leiter H.J., Berger M., Scholze F., Eichhorn C., Bundesmann C. // 35th International Electric Propulsion Conference. 2017.
Дополнительные файлы
