Cтраница 2
Скорость ракет может быть повышена в 3 раза при переходе от ракет с химическим топливом к ракетам с атомным двигателем, но при этом температура газа достигнет 1930 С. В ракетах с плазменными двигателями рабочие температуры достигнут 3300 - 6200 С и даже тугоплавкие металлы и сплавы должны будут работать с охлаждением. [16]
![]() |
Параметры оптимальных траекторий на период старта. [17] |
Такие параметры могут обеспечить стационарные плазменные двигатели отечественной разработки. [18]
Но особенно большое внимание уделяется в последнее время цезиевой плазме, всестороннему изучению ее свойств и условий образования. Возможно, она станет топливом плазменных двигателей будущего. Кроме того, работы по исследованию цезиевой плазмы тесно связаны с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Многие ученые считают, что целесообразно создавать це-зиевую плазму, используя высокотемпературную тепловую энергию атомных реакторов, то есть непосредственно превращать эту тепловую энергию в электрическую. [19]
Но особенно большое внимание уделяется в последнее время цезиевой плазме, всестороннему изучению ее свойств и условий образования. Возможно, она станет топливом плазменных двигателей будущего. Кроме того, работы по исследованию цезиевой плазмы тесно связаны с проблемой управляемого термоядерного синтеза. Многие ученые считают, что целесообразно создавать цезиевую плазму, используя высокотемпературную тепловую энергию атомных реакторов, то есть непосредственно превращать эту тепловую энергию в электрическую. [20]
Тугоплавкие сплавы применяются в авиации сверхзвуковых скоростей и в ракетной технике. В атомной прямоточной ракете и ракетах с плазменным двигателем температура газа очень высока, в связи с чем в таких двигателях даже детали из тугоплавких сплавов подвергаются охлаждению. [21]
Ускорение плазмы по схеме кондукционного насоса называют ускорением в скрещенных магнитных полях. Ускорение по схеме индукционного насоса лежит в основе асинхронного плазменного двигателя. В обоих случаях магнитные поля создаются токами в специальных обмотках. Известны также рельсовые схемы, в которых плазма ускоряется между двумя параллельными прямыми металлическими проводниками ( рельсами) с токами, замыкающимися через плазму. Симметричное магнитное поле самой плазмы только сжимает токовый шнур. Виток, образованный рельсами и плазмой, приводит к концентрации магнитного поля с одной стороны проводящего газа. Возникающее избыточное магнитное давление толкает плазму вдоль проводов. Для впрыскивания плазмы в магнитные ловушки сконструированы плазменные пушки, основанные на том же принципе и имеющие более удобную коаксиальную конструкцию, в которой каналом служит кольцевая щель между двумяЛараллельными цилиндрами. В этот промежуток и подается плазма быстродействующим клапаном. Радиальный ток в плазме, взаимодействуя с коаксиальным магнитным полем этого же тока, выталкивает плазму из пушки. [22]
Итак, круг обязанностей плазменных двигателей в одной только системе ориентации весьма обширен. Но этим далеко не исчерпываются их возможности. Плазменные двигатели можно использовать при переводе спутников с одной орбиты на другую, для выполнения различных маневров при сборке околоземных космических станций, наконец, они могут служить и маршевым двигателем для многоступенчатых меж. [23]
Проект КА Фобос-Грунт с ЭРДУ нового поколения целиком основан на отечественных разработках. Применение ЭРДУ для перелета КА Фобос-Грунт с орбиты Земли на орбиту Марса является необходимым условием для обеспечения доставки аппарата массой не менее одной тонны. Сравнение отечественных плазменных двигателей нового поколения СПД-100 и СПД-140 показало, что применение СПД-140 предпочтительно в целях упрощения функциональной схемы ЭРДУ и повышения надежности выполнения программы. Расчетные оценки факторов воздействия плазменной струи на системы КА указывают на важность этой проблемы и необходимость разработки диагностических средств контроля основных факторов взаимодействия струи с аппаратом в процессе полета. [24]
Следовательно, плазма - это диссоциированный газ, атомы которого разделены на ионы и электроны. Отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы взаимосвязаны и ведут себя как свободные заряды, в результате чего плазма в целом нейтральна, по вто же время является проводником. Однако газ в плазменном двигателе чаще всего ионизирован не полностью и содержит нейтральные атомы. Такой газ называют низкотемпературной плазмой. Таким образом, низкотемпературная плазма - это электрически нейтральная смесь из электронов, ионов и нейтральных атомов. Плазма подвержена действию электрического и магнитного полей, что и используется в двигателях, где под действием электрического поля ионы движутся к катоду, а электроны к аноду. [25]
Рассмотренные электромагнитные насосы являются своеобразными двигателями постоянного тока. В связи с этим производится разработка реактивных плазменных двигателей для космических ракет, причем ставится задача получения скоростей истечения плазмы до 100 км / с. Такие двигатели не будут обладать большой силой тяги и поэтому будут пригодны только для работы вдали от планет, где поля тяготения слабы; однако они имеют то преимущество, что массовый расход вещества ( плазмы) мал. Необходимую для их питания электрическую энергию предполагается получать с помощью ядерных реакторов. Для плазменных двигателей постоянного тока трудную проблему составляет создание надежных электродов для подвода тока к плазме. [26]
![]() |
Плазменная пушка для магнитной ловушки со встречными полями, обеспечивающими устойчивую форму проводящего газа с остроконечной геометрией. [27] |
В приборах для ускорения проводящей среды происходит превращение электрической энергии в механическую. Ускорение плазмы в кондукционном насосе называют ускорением в скрещен - ных полях. Ускорение по схеме индукционного насоса лежит в основе асинхронного плазменного двигателя. В обоих случаях магнитные поля создаются токами в специальных обмотках. [28]
Электрические двигатели являются в настоящее время наиболее перспективными для осуществления длительных полетов в пределах Солнечной системы. Они могут применяться для корректировки орбиты спутников Земли и в ряде других случаев. Среди электрических двигателей на первое место могут быть поставлены плазменные двигатели, в которых реактивная тяга создается потоком плазмы. Энергия сообщается плазме нагреванием ( за счет джоу-лева нагрева плазмы протекающим через нее током) или ускорением плазмы магнитным полем. Магнитное поле в плазменных магни-тогидродинамических двигателях ( МГД) не только служит для ускорения плазмы, но и предотвращает ее соприкосновение со стенками камеры и выходного сопла. Так как длительное удержание плазмы магнитным полем осуществить трудно, то плазменные двигатели работают в импульсном режиме. [29]
Плазма с успехом применяется для получения порошков тугоплавких металлов и в процессах сварки и резки металлов. Применение плазмы не ограничивается химией и металлургией. Ускоренная электромагнитными полями плазма может использоваться как рабочее тело в реактивных плазменных двигателях, предназначенных для космических полетов. [30]