SU682150A3 - Ионный двигатель - Google Patents

Description

(54) ИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

k - коэффициент электропроводности материала ускор ющего , электрода, мо-см; f - толщина ускор ющего электрода , см..

По зависимым признакам ускор к  и электрод выполнен из диэлектрика, а боковые стенки отверстий - провод щими , электрически соединенными одна с другой. Ускор ющий электрод может быть выполнен из графита, обмотка возбуждени  установлена на рассто нии от ускор ющего электрода составл ющем не менее 1/10 ее длины , а вокруг обмотки возбуждени  установлен провод щий экран.

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 схематично показано распределение силовых линий высокочастотного пол  в камере ионизации.

Двигатель содержит высокочастотный источник ионов, включающий в себ  диэлектрическую камеру 1 с торцогюй перфорированной стенкой-анкером 2, и установленную на камере обмотку 3 возбуждени  пол .На задней торцовой стенке 4 камеры установлен гаэораспределитель 5 системы подачи рабочего тела. Со стороны анкера установлена ионооптическа  система, образованна  ускор ющим 6 и замедл ю 1им 7 электродами, установленными на камере 1 с помощью изол торных узлов креплени  8. В анкере и обоих электродах выполнено большое число соосных отверстий 9, 10 11, соответственно . На камере установлен также провод щий экран 12, охватывающий обмотку 3. Показаны также силовые линии пол  13.

Двигатель работает следующим образом. Рабочее тело подаетс  через газораспределитель 5 в камеру ионизации 1 и заполн ет ее объем. При подводе высокочастотной энергии от генератора к обмотке источника 3 в камере зажигаетс  безэлектродный высокочастотный разр д. Образующа с  газоразр дна  плазма соприкасаетс  со стенкой-анкером i. Ионы, попадающие в отверсти  9, извлекаютс  ионо-оптической системой, а электроны отражаютс  в объем камеры ионизации. В результате формируетс  .ионный пучок,k состо щий из множества элементарных пучков, формируемых каждой элементарной  чейкой , образованной отверсти ми 9, 10, 11. в анкере 2 с ускор ющим б и замедл ющим 7 электродами. Дл  компенсации пространственного зар да ионов на выходе из двигател  в пучок эмиттируютс  электроны из нейтрализатора (на чертеже не показан ) .

Наличие провод щего ускор ющего электрода 6 приводит к искажению силовых линий высокочастотного пол  из-за экранирующего, эффекта.

Эти искажени  оказывают существенное вли ние на скорос|-ь генерации ионов и на плотность ионизации плазмы в области перед анкером на границе плазмы. Вследствие хорошей проводимости плазмы это приводит также к неоднородност м электростатичес-кого ускор ющего пол  перед анкером на границе плазмы. Искажени  электростатического ускор ющего пол  вызывают снижение миделевой т ги двгател  и дефокусировку части элемен .тарных пучков, что приводит к возрастанию доли ионов, перехватываемых ускор ющим электродом 6 и ограничению его ресурса.

При выборе материала ускор ющего электрода и его толщины в соответствии с приведенной выше формулой обеспечиваетс  глубина проникновени  высокочастотного пол  в этот электрод, сравниваема  или превышающа  толщину электрода. За счет этого достигаетс  получение практическ продольного высокочастотного пол  вблизи анкера.

Эксперименты показали, что названное условие «южет быть выполнено например, при использовании в качестве материала ускор ющего электрода толщиной 2 мм графита с удельным сопротивлением 10 ом и выше.

Вли ние ускор ющего электрода на электромагнитное переменное поле может быть уменьшено, если его изготовить из изол тора, а в отверсти  вставить втулки из провод щего материала , электрически соединенного . друг с другом.

Собственно электродом в случае  вл ютс  лишь места с электрически провод щим материалом, которые безусловно необходимы дл  создани  электростатического ускор ющего пол .

Далее рассто ние между электродом 6 и концом обмотки возбуждени  3, расположенным со стороны катода, выбирают так, что искривление силовых линий переменного пол  у границы плазмы незначительно. Это достигаетс  когда рассто ние между концом обмотки 3 и электродом 6 составл ет как минимум, 10% от длины обмотки возбуждени .

Чем меньше воздействие электрода 6 на ход силовых линий переменного пол  13,.тем меньше может быть рассто ние между ним и концом обмотки возбуждени .

Целесообразно дл  хода силовых линий электромагнитного переменного пол  13 также то, чтобы обмотка

Claims (2)

1. возбуждени  снаружи была окружена на некотором рассто нии экраном 12. Это меропри тие оказываетс  особенно выгодным, когда обмотка возбуждени   вл етс  относительно короткой . Изобретение позвол ет выровн ть параметры плазмы по радиусу вблизи; анкера и за. счет этого повысить эне гетическую и газовую экономичность двигател , а также его корпус. Формула изобретени  1. Ионный двигатель, содержащий высокочастотный источник ионов, вкл чающий в себ  диэлектрическую камеру с торцовой перфорированной стенкой - анкером и установленную на камере обмотку возбуждени  высокочастотного пол , а также ионно-оптическую систему, образованную уско р ющим и замедл ющим электродами с отверсти ми, отличающийс  , что, с целью повышени  КПД двигател  путем создани  вбли зи стенки -айкера продольного высокочастотного пол , материал и толщи на ускор ющего электрода выбираютс  , что выполн етс  условие . : 2,g--to f.lctfS где f - частота высокочастотного пол , ГЦ; /Of. - относительна  магнитна  проницаемость k - коэффициент электропроводности материала ускор ющег эле ктрода, мосм / - толщина ускор ющего электрода , см. 2.Двигатель по п.1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что ускор ющий электрод выполнен из диэлектрика, а боковые стенки отверстий - провод щими , электрически соединенными одна с другой. 3.Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что ускор ющий электрод выполнен из графита. 4.Двигатель по п. 1, отличающийс  тем, что обмотка возбуждени  установлена на рассто нии от ускор ющего электрода, составл ющем не менее 1/10 ее длины. 5.Двигатель по п. 1 и 4, отличающийс  тем, что установлен охватывающий обмотку возбуждени  провод щий экран. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Айленберг С.Л., Хюбнер А.Л. Технические и научные проблеьм движени  при помощи ионов в сб. Ионные плазменные и дуговые ракетные двигатели , Госатомиздат, 1961 с. 36.
2. 2.H.W.Loeb Reacent work on radio fraguency ion thrusters Journal spacecraft and rockts v.8 5 с 494-500, 1971.