100 كيلوواط فئة حقل تطبيق ستدمر ماجنيتوبلاسماديناميك

والهدف من هذا البروتوكول هو إدخال تصميم فئة 100 كيلووات تطبيقية المجال المغناطيسي المغناطيسية وطريقة نسبية جربت. المغناطيسي الدافع، وهذا هو دفع MPD، هو مسرع الكهربائية نموذجية. ومن المعروف جيدا لدافع عالية محددة وكثافة دافع عالية، وتعامل كمرشحين رئيسيين للدفع الرئيسي لدينا في بعثاتنا الفضاء عالية الطاقة في المستقبل.

في هذه المقالة، سوف نقدم تصميم 100 كيلووات فئة تطبيقية مجال الدفع MPD، ونظم التجارب اللازمة لعقد تجربة دافع النسبية وخطوات العملية لإنهاء هذه التجربة. تصميم الدافع. الدافع يتكون أساسا من الأنود، الكاثود والعازل.

يتكون الأنود من النحاس مع فوهة اسطوانة متباينة ، الحد الأدنى القطر الداخلي منها هو 60 ملليمترًا. تم بناء الكاثود من التنغستن التنتالوم مع تسع قنوات دافعة ، القطر الخارجي الذي هو 16 ملليمتر. هناك موصل مهبط مجوف على الجانب الأيسر.

يتدفق الوقود الدفعي عبر وسط الموصل ويصل إلى الكاثود المجوف. هناك تجويف كبير داخل قاعدة الكاثود يربط مع تسعة قنوات أسطوانية. يعمل التجويف كمخزن مؤقت لزيادة اتساق توزيع الوقود الدافع في تسع قنوات.

يتم توصيل الكاثود إلى الكابل الكهربائي مع كتلة النحاس الحلقي، الذي تم تثبيته حول موصل الكاثود. إلى جانب الجسم الرئيسي للدافع، لفائف المغناطيسي الخارجي هو أيضا ضروري للعمل من دفع MPD. لفائف تتكون من 288 يتحول دائرة أنابيب النحاس التي تعمل كممر لكل من التيار الكهربائي ومياه التبريد.

القطر الداخلي لللفائف هو 150 ملليمترا، في حين أن القطر الخارجي هو 500 ملليمتر. أعلى قوة في المجال المركزي هو 0.25 telsa. نظام التجربة.

ويوفر نظام التجربة الظروف اللازمة للتجربة التي تشمل أساسا ستة نظم فرعية. أولا ، نظام فراغ يوفر البيئة الفراغ اللازمة للدافع. وقطر الغرفة هو ثلاثة أمتار ، في حين أن طول مترين.

يمكن الحفاظ على ضغط البيئة تحت 0.01 باسكال. ثانيا، نظام مصدر الطاقة. نظام مصدر الطاقة يتكون من مصدر الطاقة الاشتعال، مصدر قوة الدفع، مصدر الطاقة لفائف والكابلات.

مصدر قوة الإشعال يمكن أن توفر ثمانية كيلوفولت أو 15 كيلوفولت التفريغ الجهد. يوفر مصدر قوة الدفع تيار مباشر يصل إلى 1000 أمبير. مصدر قوة لفائف يوفر تيار مباشر يصل إلى 240 أمبير.

والثالث هو نظام إمدادات الوقود، الذي يغذي وقود الدفع بالغاز للدافع. ويشمل هذا النظام أساسا مصدر الغاز، وحدة تحكم معدل التدفق الكتلي وخطوط أنابيب إمدادات الغاز. والرابع هو نظام تبريد المياه، الذي يوفر المياه عالية الضغط لتبادل الحرارة الزائدة من الدافع، لفائف المغناطيسي ومصادر الطاقة.

ثم هو نظام الحيازة والتحكم ، والتي يمكن أن تسجل إشارات ظروف تشغيل الدفع والسيطرة على النظم الأخرى. آخر واحد هو الهدف نظام قياس التوجه، والتي يمكن استخدامها لقياس قوة الدفع. موقف التوجه الهدف يتكون أساسا من لوحة الهدف، شعاع مرهف، استشعار التشرد، إطار الدعم، منصة محورية المنقولة ومنصة الراديو المنقولة.

يمكن اعتراض البلازما من قبل الهدف، وسيتم دفع الهدف من قبل البلازما. ويمكن قياس إزاحة الهدف بواسطة المستشعر الموضوع خلف الهدف. بهذه الطريقة، يمكننا تقييم الاتجاه.

التحضير للتجربة. تثبيت الدافع. امسح مكونات الدافع بالكحول في غرفة نظيفة.

تجميع الأنود مع عازل. الجمع بين الكاثود، حامل الكاثود وموصل الكاثود. إضافة الجزء الكاثود إلى الجزء الأنود.

تثبيت موصل الأوسط في التجميع وإصلاحها مع مسامير. إنشاء مقعد لفائف على منصة التجربة مع رافعة شوكية. وضع منصة التجربة على السكك الحديدية دليل من غرفة فراغ.

تثبيت الدافع على لفائف. ربط الأنود والكاثود مع الكابلات الكهربائية المقابلة. ربط لفائف المغناطيسي مع مصدر الطاقة لفائف.

انضمام حتى أنابيب التبريد المياه وأنابيب إمدادات الوقود مع الدافع. الانضمام إلى أنابيب تبريد المياه مع لفائف. تثبيت منصة المنقولة داخل الغرفة وإصلاح الجسم الرئيسي من موقف التوجه على ذلك.

ضبط موقف من منصة المنقولة لجعل خط وسط الدافع والهدف التنازل مع بعضها البعض. ثم نتعاون في موقف الدفع. أولاً، تحميل أوزان مختلفة على جهاز التعاون وتسجيل الناتج المقابلة من موقف الدفع.

كرر العملية ثلاث مرات على الأقل. ثم يمكننا حساب معامل مرن من موقف الدفع وفقا لبيانات المعايرة. مكنس غرفة الفراغ.

أغلق باب الغرفة بدء تشغيل المضخات الميكانيكية. بدء تشغيل المضخات الجزيئية عندما يكون الضغط الخلفية في الغرفة أقل من خمسة باسكال.

بدء تشغيل مضخات المبردة عندما يكون الضغط في الخلفية في الغرفة أقل من 0.05 باسكال. انتظر حتى يصل الضغط إلى 10 إلى قوة ناقص أربعة باسكال. الإشعال وقياس قوة الدفع التجربة.

نحن بحاجة إلى تسخين الدفع إذا كان الدافع قد تعرض للهواء. ابدأ بتسجيل الإشارة. تعيين معدل تدفق الكتلة الوقودية في 40 ملليغرام والحفاظ على توريد لمدة 20 دقيقة على الأقل.

التبديل على إمدادات المياه التبريد. تعيين تردد العمل من anode ومضخات تبريد المياه الكاثود في 10 هرتز. نقل موقف التوجه إلى موقف بعيد عن الدافع.

التبديل على مصدر الطاقة لفائف مع لفائف الحالية من 90 أمبير. التبديل على مصدر قوة الدفع مع تيار التفريغ من 240 أمبير. قم بتشغيل مصدر طاقة الإشعال.

الحفاظ على الدافع يعمل لمدة خمس دقائق على الأقل. إيقاف مصدر قوة الدفع والوقود توريد. أوقف إعادة التّرَك.

بعد ال تسخين، يمكننا تنفيذ قياس قوة الدفع. نقل موقف الدفع إلى موقف 550 ملليمتر من الدافع. ابدأ بتسجيل الإشارة.

بدء توريد الوقود الداسر. اشعال الدافع مع 90 لفائف أمبير الحالية و 240 أمبير تصريف الحالية. زيادة لفائف الحالية إلى 90 أمبير.

في وقت لاحق، وزيادة التفريغ الحالي إلى 800 أمبير. ثم زيادة لفائف الحالية إلى 230 أمبير. إيقاف الدفع عندما يصبح الإخراج من موقف التوجه مستقرة.

وقف توريد الوقود. أوقف إعادة التّرَك. نتائج تمثيلية.

في التجارب، ونحن السيطرة على تصريف الحالية، ومعدل تدفق الكتلة الدافعة وتطبيق المجال المغناطيسي. ثم نحن قياس قيمة الجهد التفريغ والتوجه على أساس التي يمكننا الحصول على معلمة الأداء الأخرى مثل السلطة، ودفع محددة وكفاءة الدفع. وتظهر إشارة نموذجية من الجهد التفريغ في هذا الشكل.

بعد تشغيل مصدر الطاقة، سيتم استخدام الجهد العالي على الدافع لكسر الوقود محايدة. بعد الاشتعال، والجهد الاتجاهات إلى قيمة ثابتة ويحافظ أساسا ثابت. ثم يمكننا القول أن الاشتعال ناجح

وتظهر نتيجة قياس قوة دفع نموذجية في هذا الشكل. نبدأ تسجيل إشارة موقف الدافع قبل توريد الوقود، الذي يعامل كنقطة دفع صفر. سيكون هناك دفعة طفيفة بعد توريد الوقود الدافع.

بعد الاشتعال، سيكون هناك تذبذب كبير. ثم يميل التوجه إلى قيمة ثابتة. سيكون هناك صفر الانجراف بسبب تشوه الحرارية من الهدف، وقيمتها 50 millinewton.

الخطأ الناجم عن الانجراف لا يزيد عن 1٪ ويبين الرقم خصائص التفريغ خلال نصف ساعة مواصلة العمل. نحن confund أن اتجاهات الدافع إلى حالة ثابتة بسرعة بعد الاشتعال ، والجهد مستقر جدا خلال هذه الفترة. هذا الرقم يبين التغيرات مظهر التنغستن التنغستن جوفاء قبل وبعد التجارب.

إجمالي وقت التجربة أكثر من 10 ساعات. يمكننا أن نجد تآكل طفيف توزيع موحد على السطح الخارجي للcathode، مما يعني أن الدافع لديه القدرة على العمل لفترة أطول بكثير من 10 ساعات. بعد استمرار اختبار العمل، استكشفنا أداء الدافع في نطاق الطاقة من 50 إلى 100 كيلوواط.

يتم الحصول على أفضل أداء في 99.5 كيلوواط في حين أن قوة الدفع هي 3،052 millinewton. الدافع المحدد هو 4، 359 ثانية، وكفاءة الدفع هو 67٪ومن الجدير بالذكر أنه عندما يصل الدافع إلى أفضل أداء، وضغط الخلفية هو باسكال 0.2. قد يكون الأداء المقاس أعلى من القيمة الفعلية بسبب تأثير الضغط العالي.

يتم إجراء اختبار من التنغستن التنتالوم ويظهر مقاومة العملية. الطاقة الغازية 100 كيلو واط مع دفع 3050 ميلينون، الدافع المحدد من 4، 300 ثانية، وكفاءة 67٪