Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№4 2018

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