Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Альтернативное направление развития ракетных плазменных двигателей на основе кГц-разряда в электрическом и магнитном поле

Авторы

^1,2Г.Н. Чурилов, ²К.А. Финников, ^1,2Н.С. Николаев

Организации

¹Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН
г. Красноярск, Российская Федерация
²Сибирский федеральный университет
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

Знания, полученные в результате детального исследования физики газового разряда, легли в основу разработки и изготовления ракетных плазменных двигателей. Дальнейший прогресс в этом направлении разработчики связывают с увеличением плотности рабочего тела – плазмы. Однако увеличение плотности газа, в котором осуществляется разряд, влечет возникновение ионизационной и перегревной неустойчивостей, которые в конечном результате приводят к контракции разряда. Это является основным препятствием на пути получения устойчивых плазменных потоков при высоком давлении и разработки на их основе плазменных двигателей. В этой работе, на примере изготовленных лабораторных вариантов плазменных генераторов, решающих конкретные народно-хозяйственные задачи, показана возможность обойти эту проблему путем применения дугового разряда переменного тока высокой частоты. Приводятся экспериментальные результаты по их применению для устройств, работающих при атмосферном давлении с использованием в качестве плазмообразующего газа аргона, гелия и воздуха. Представлены результаты исследования конструкции плазмотрона, в котором совмещены магнитная и вихревая стабилизации. Эта конструкция рассматривается в качестве прототипа ракетного плазменного двигателя, работающего, например, на воздушно-метановой и кислородно-метановой смесях.

Ключевые слова

ракетные плазменные двигатели, плазма, переменный ток, килогерцовый диапазон, неустойчивости плазмы, дуговые разряды атмосферного давления

Список литературы

[1] Ким В. П. Конструктивные признаки и особенности рабочих процессов в современных стационарных плазменных двигателях Морозова // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. Вып. 3. С. 45–59.

[2] Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. М. : Высш. шк., 1988. 255 с.

[3] Монтасер А., Голайтли Д. Индуктивно-связанная плазма в аналитической атомной спектрометрии. НьюЙорк : VCH Publishers, 1992.

[4] Capitelli M., Bardsley J. N. Nonequilibrium Processes in Partially Ionized Gases. Springer Science & Business Media, 2012, 695 p.

[5] Smirnov B. M. Theory of Gas Discharge Plasma. Springer, 2014. 423 p.

[6] Bruggeman P., Cunge G., Sadeghi N. Absolute OH density measurements by broadband UV absorption in diffuse atmospheric-pressure He–H₂O RF glow discharges // Plasma Sources Science and Technology, 2012, vol. 21, no. 3, p. 035019.

[7] Schutze A., Jeong J. Y., Babayan S. E., Jaeyoung P., Selwyn G. S., Hicks R. F. The atmospheric-pressure plasma jet: a review and comparison to other plasma sources // IEEE Transactions on Plasma Science, 1998, vol. 26, no. 6, pp. 1685–1694.

[8] Apollonov V. V. High-Energy Molecular Lasers: Self-Controlled Volume-Discharge Lasers and Applications. Springer, 2016, 440 p.

[9] Sharma S., Sirse N., Kaw P. K., Turner M. M., Ellingboe A. R. Effect of driving frequency on the electron-sheath interaction and electron energy distribution function in a low pressure capacitively coupled plasmas // Physics of Plasmas, vol. 23, issue 11. doi: 10.1063/1.4967356

[10] Чурилов Г. Н. Плазменный синтез фуллеренов // Приборы и техника эксперимента. 2000. № 1. С. 5–15.

[11] Чурилов Г. Н. Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении. Пат. № 2320536 Российская Федерация, 2008. Бюл. № 9.

[12] Чурилов Г. Н., Осипова И. В., Внукова Н. Г. Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении. Пат. № 2483020 Российская Федерация, 2013. Бюл. № 15.

[13] Чурилов Г. Н., Внукова Н. Г. Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов. Пат. № 2582697 Российская Федерация, 2016. Бюл. № 12.

[14] Чурилов Г. Н. Источник света для спектрального анализа. Пат. № 2326353 Российская Федерация, 2008, Бюл. № 16.

[15] Игнатьев Г. Ф., Чурилов Г. Н. Способ очистки проката. Пат. № 1715452 Российская Федерация, 1997.

Цитирование данной статьи

Чурилов Г.Н., Финников К.А., Николаев Н.С. Альтернативное направление развития ракетных плазменных двигателей на основе кГц-разряда в электрическом и магнитном поле // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2. № 4. С. 212-219. doi: 10.26732/2618-7957-2018-4-212-219

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.