Summary
이 프로토콜의 목표는 100의 디자인을 소개 하는 원 클래스 적용 필드 magnetoplasmadynamic 로켓 및 관련 실험 방법.
Abstract
적용 필드 magnetoplasmadynamic 로켓 (AF-MPD 자세)는 전자기 있는 하이브리드 가속기 및 가스 동적 프로세스 가속 플라즈마 고속; 그들은 높은 비 추력의 중요 한 장점으로 미래 공간 응용 프로그램에 대 한 상당한 잠재력 있고 밀도 추력. 이 종이에 선물이 디자인 하 고 제조 구조, 130 V 최대 방전 전압, 800 A 최대 방전 전류, 및 0.25 T 최대 자기장의 강도 수냉식으로 AF MPD 자세 제어 분사기의 100 kw 급 클래스에 대 한 프로토콜의 시리즈. 빈 탄탈 텅스텐 음극 역할만 분사 입구 방사형 방전을 억제 하 고 그것은 축방향 양극의 뒤쪽에 양극 기아 구호 하기 위하여. 원통형 분기 구리 양극 양극 전력 증 착, 길이 벽-플라즈마 연결 지역 감소 감소 되었습니다 감소 채택 된다. 진공을 활용 하는 실험 0.01의 작업 진공을 얻을 수 있는 시스템 총 발사 화약 질량 유량에 대 한 Pa 40 mg 보다 낮은 속도/s 및 대상 추력 스탠드. 로켓 테스트 성능에 분사 유량, 방전 전류, 적용 된 자기장의 강도와 같은 작업 매개 변수의 효과 측정 하 고 적절 한 분석 실행 되었다. 자세 제어 분사기 빈 음극 표면에 작은 침식 상당한 기간 동안 지속적으로 동작할 수 있습니다. 자세 제어 분사기의 최대 힘은 100 kw 급, 그리고이 물의 구성의 성능 비교 문학에서 보고 하는 로켓의은.
Introduction
MPD 자세는 상대적으로 높은 추력 밀도 높은 비 추력1,2,3에 대 한 잘 알려져 있습니다. 그러나, MPD 로켓의 전형적인 돌격 효율1 은 노블 가스4,,56의 발사 화약, 특히 상대적으로 낮다. 대부분 MPD 자세에 대 한 분사 흐름의 일부는 양극과 음극7,8 , 방사형 구성 요소는 전체 출력의 상당 비율을 차지 하는 결과 함께 사이 틈새에서 방전 챔버에 주입 됩니다. 그러나, 돌격을 생성 하기 위해 방사형 운동 효과 물리적 노즐 또는 마그네틱 노즐 축 운동 모션으로 변환 해야 합니다. 따라서, 새로운 디자인 MPD 자세 제어 분사기의 주요 기능은 모든 발사 화약; 방사형 방전을 억제 하는 역할을 수 있는 음극을 통해 제공 되는 이 방법에서는, 축 에너지의 비율을 늘릴 수 있습니다. 거기는 추가 효과 양극 주변 플라즈마에서 홀 매개 변수9홀 가속 구성 요소 강화 수 있는 양극 주위 수 밀도의 감소에 의해 증가 될 수 있다. 이후 발사 화약 음극의 내부 표면에 가까운 초기 전자의 주입이이 모드에 방출 된다, 분사 이온화 율을 크게 늘릴 수 있습니다. 또한, 양극 길이 벽-플라즈마 연결 지역 고 양극 전력 증 착10,11을 줄이기 위해 최소화 되어 있다. 분기 양극 적용으로 양극과 자기장 라인 사이의 각도 감소와 양극 전력 증 착 더12,13감소 됩니다.
성능 향상을 위해 위에서 언급 된 장점에도 불구 하 고 음극 주입 완료 분사 공급 "증상" 현상14귀 착될 수 있는 양극 기아의 위험을 높일 수 있습니다. 이 문제를 억제 하기 위해 우리 음극 양극의 기지에 다시 철회 했습니다. 전자 수 있습니다 다음 양극 기아를 완화 하는 역할을 것 이다 양극 출구를 떠나기 전에 레이디얼 방향으로 충분히 무마 된다. 또한, 멀티 채널 빈 음극 채택 된다; 단일 채널 빈 음극에 비해, 멀티 채널 빈 음극 전자 방출 영역을 증가 수 그리고 발사 화약의 분포 보다 균일 하 게. 이 수정, 수명 및 자세 제어 분사기의 안정성 증가15,,1617일 수 있다.
자세 제어 분사기의 설계 능력은 100 kw 급 및 냉각 구조는 안정 상태 작업 필요. 현재 실험실 실험에서 효율적인 냉각 구조는 채택 된다. 그러나, MPD 자세 제어 분사기 디자인의 성능을 평가 하는 추진력을 얻기 위해 긴요 하다. 열 전달에 고압 물 시스템의 응용 프로그램, 우리가 전통적인 추력 측정을 사용 하는 경우 상당한 방해를 만들 수 있는 이러한 냉각 작업 중 강한 진동이 있을 것입니다. 따라서, 추력 대상 서 추력을 측정 하기 위해 채택 된다.
MPD 자세 제어 분사기
그림 1에서 보듯이, MPD 자세 제어 분사기는 양극, 음극 및 절연체의 구성 되어 있습니다. 양극의 최소 내경 60 m m는 원통형 분기 노즐, 구리의 이루어집니다. S 자 모양의 냉각 채널 양극의 안 벽이 있다. 입구와 출구는 채널의는 한 배플으로 구분 되는 양극, 상단입니다. 양극 및 전기 케이블을 연결 하는 가느다란 구리 블록 채택 된다. 교차점은 양극의 외부 표면에.
음극 재료 9 분사로 탄탈 텅스텐입니다. 음극의 외경 16 m m 이다. 음극의 냉각 수냉 홀더 음극 기지 주변으로 이루어집니다. 홀더 내부 고리 모양의 채널이입니다. 냉 수는 아래와 위 로부터 밖으로 흐름에서 홀더에 주입 됩니다. 빈 음극 커넥터는 음극의 왼쪽에 있다. 빈 음극 챔버;로 커넥터의 센터를 통해 분사 흐름 큰 구멍 9 좁은 원통형 채널 연결 음극 기지 안에 있다. 캐비티 9 채널에서 분사 분포의 균일성을 높이기 위해 버퍼 역할을 합니다. 음극 음극 커넥터 주위에 설치 된 고리 모양의 구리 블록 전기 케이블에 연결 된다.
자세 제어 분사기 본체 이외에 외부 자석 코일은 또한 AF MPD 자세 제어 분사기;에 메커니즘에 대 한 필드를 생성 하는 데 필요한 자기장 전기장 함께 플라즈마를 가속 화 하기 위해 집중 분기 자기장을 제공 합니다. 288 회전 원형 구리 파이프, 모두 전기 전류와 냉각 물 통로 역할의 필드 코일에 의하여 이루어져 있다. 외부 직경은 500 m m 코일 내경 150 m m 이다. 중앙에는 높은 강도 0.25 T 230 a.의 전류
실험 시스템
실험 시스템 6 하위 시스템을 포함합니다. 실험 시스템의 전체 레이아웃의 회로도 그림 2;에 표시 됩니다. 진공 챔버 내부 로켓의 레이아웃은 그림 3에 표시 됩니다.
첫째, 자세 제어기 작업에 필요한 진공 환경 제공, 진공 시스템 한 진공 챔버, 두 기계 펌프, 분자 펌프, 4 극저온 펌프의 구성 되어 있습니다. 챔버의 직경 3 m 이며 길이 5 m. 0.01에서 환경 압력을 유지할 수 있다 Pa (아르곤) 발사 화약의 흐름 속도 더 이상 40 mg/s 때.
둘째,이 소스 시스템 점화 자세 제어 분사기, 고전압 펄스 플라즈마, 가속에 로켓에 대 한 파워를 제공 한다와 외부 자기장을 유지 하기 위해 자기장 코일 전원을 제공 합니다 제공 합니다. 점화 전원 공급 장치, 자세 제어기 전원, 코일 전원 및 케이블 전원 시스템에 의하여 이루어져 있다. 점화 전원 8 제공할 수 kV 또는 15 kV 방전 전압. 로켓 전원 제공 최대 1000 a. 직류 코일 전원 제공 직류 최대 240 a.
셋째, 발사 화약 공급 시스템 로켓에 대 한 가스 발사 화약을 피드. 시스템은 주로 가스 소스를 포함, 질량 흐름 속도 컨트롤러와 가스 공급 파이프라인.
4 하위 시스템은 제공 하는 멋진 고압 물 분사기, 마그네틱 코일 및 전원의 열 교환 하는 냉각 시스템. 그림 4에서처럼 시스템 이루어져 있다 펌프, 물 탱크, 냉장고, 물 공급 파이프라인, 펌프 컨트롤러. 비 전도성 파이프 진공 챔버 내부 마그네틱 코일, 고 자세 제어 분사기에 대 한 냉각 물 터미널을 제공 하 고 양극, 음극, 그리고 지상 중 그 전기 절연을 보장.
수집 및 제어 시스템 로켓 작업 조건 및 다른 시스템의 제어 동작을 측정 하는 신호를 기록할 수 있습니다. 그것은 3 개의 컴퓨터와 해당 소프트웨어, 데이터 수집 카드와 케이블의 구성 됩니다.
그림 5에서 보듯이 추력 대상 서 판 대상, 슬림 빔, 변위 센서, 지원 프레임, 축 이동 플랫폼 및 방사형 이동식 플랫폼의 구성 되어 있습니다. 대상 목표를 못 살게 굴지 플라즈마를 가로챌 수 있습니다. 추력18평가 활성화 이렇게에서 대상 뒤에 배치 하는 센서에 의해 대상의 변위를 측정할 수 있습니다.
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Protocol
1입니다. 실험을 위한 준비
- 자세 제어 분사기를 설치 합니다.
- 클린 룸에서 무수 알코올로 흠뻑 로켓 withnon 먼지 옷감의 구성 요소를 닦아냅니다.
- 절연체와 양극을 조립.
- 음극 음극 홀더, 음극 커넥터 함께 가져.
- 양극 부분에 음극 부분을 추가 합니다.
- 조립에 중간 커넥터를 설치 하 고 나사 (육각 소켓 헤드 나사, M5 × 16) 수정.
- 지게차는 실험 플랫폼 코일 시트를 설정 합니다.
- 진공 챔버의 가이드 레일에 실험 플랫폼을 놓습니다.
- 코일에 자세 제어 분사기를 설치 합니다.
- 양극 및 음극 해당 전기 케이블로 연결 합니다.
- 마그네틱 코일 코일 전원 소스와 연결 합니다.
- 냉각 파이프 및 자세 제어 분사기와 분사 공급 파이프를 가입.
- 코일을 냉각 파이프를 가입.
- 그것에 내부 챔버 및 돌격의 서 수정 이동 플랫폼을 설치 합니다.
- 자세 제어 분사기와 대상의 선 서로와 일치 하는 컨트롤을 만들기 위해 방사형 이동식 플랫폼의 위치를 조정 합니다.
- 추력 스탠드를 보정.
- 하나 하나 교정 장치에 해당 하는 기록에 의해 돌격 대의 출력 (10 g, 50g, 100g, 200g), 서로 다른 가중치를 로드 합니다.
- 하나 하나 무게를 언로 드.
- 3 번 과정을 반복 이상.
- 캘리브레이션 데이터에 따르면 돌격 대의 탄성 계수를 계산 합니다.
- 진공 챔버 철수
- 챔버의 문을 닫습니다.
- 기계적인 펌프를 시작 합니다.
- 배경 압력 챔버에 5 보다 낮은 경우 분자 펌프를 시작 실바
- 배경 압력 챔버에는 0.05 보다 낮은 극저온 펌프 시작 실바
- 1 x 10-4 실바를 도달 하는 압력에 대 한 대기
2. 점화 및 추력 측정 실험
- 공기에 노출 되었을 경우 자세 제어 분사기를 예 열.
- 신호를 녹음을 시작 합니다.
- 40 mg/s에서 발사 화약 질량 유량을 설정 하 고 20 분 이상 공급 유지
- 냉각 물 공급을 켭니다.
- 10 Hz에서 물 펌프를 냉각의 작동 주파수를 설정 합니다.
- 자세 제어 분사기에서 멀리 위치를 돌격 대를 이동 합니다.
- A. 90의 코일 전류 코일 전원 스위치
- 240 a.의 방전 전류와 로켓 전원 스위치
- 점화 전원 스위치.
- 자세 제어 분사기는 5 분 이상 작업을 계속.
- 로켓 전원 및 발사 화약 공급 전환.
- 녹음을 중지 합니다.
- 추력 측정
- 자세 제어 분사기에서 550 m m 위치에 돌격 대를 이동 합니다.
- 신호를 녹음을 시작 합니다.
- 발사 화약 공급 시작.
- 현재 90 A 코일 및 240 A 방전 전류 로켓 점화.
- 코일 전류 150 a.를 증가
- 증가 방전 전류 800 a.
- 코일 전류 230 a.를 증가
- 돌격 대의 출력 안정 되 면 자세 제어 분사기에서 전환 합니다.
- 발사 화약 공급을 중지 합니다.
- 녹음을 중지 합니다.
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Representative Results
실험에서 우리가 제어 방전 전류 (Id), 발사 화약 질량 rate(m) 흐름과 자기장 (Ba)를 적용. 작업에서 우리는 출력 전압 (Vd)의 값을 측정 하 고 추력 (T)에서 어떤 자료 우리가 얻을 수 있는 다른 성능 매개 변수 파워 (P), 비 추력 (Isp)와 같은 추력 효율 (η)1.
출력 전압의 전형적인 신호는 그림 6에 표시 됩니다. 전원의 시작, 시는 개방 회로 전압 양극과 음극의 값은 약 230 V 사이 있을 것입니다. 이 개방 회로 전압은 방전 챔버;에 중립 추진제 뜨 충분히 높은 우리는 로켓을 점화 하는 높은 주파수 방전 전압을 적용 해야 합니다. 점화 후 전압 줄어 급속 하 게; 발진의 기간 후에 일정 한 값에 다음 전압 동향.
전형적인 추력 측정 결과 그림 7에 표시 됩니다. 우리는 추력 0 점으로 처리 됩니다 발사 화약의 공급을 시작 하기 전에 돌격의 신호를 녹음을 시작 합니다. 발사 화약의 공급을 시작 후 약한 돌격 있을 것입니다. 로켓 점화 후 진동, 후 추력 꾸준한 값 동향으로 큰 신호 있을 것입니다. 다음 우리는 로켓 해제합니다. 제로 드리프트 대상;의 열 변형으로 인해 있을 것입니다. 이 효과 의해 발생 하는 오류는 더 이상 1% 될 것입니다.
그림 8 표시 방전 전류의 영향 적용된 분야와 아크에 대 한 추력에 발사 화약 질량 유량 전원 최대 25 원. 우리 선택: Id = 200 A, 바 100 mT, ṁ = = 40 mg/s, 기본 동작 조건; 기본 데이터와 비교 하는 일련의 실험 실시 합니다. 각 대조 실험에 단 하나의 작업 매개 변수를 변경 됩니다: 방전 전류는 360 A; 160 A에서에서 변화 될 수 적용 된 필드 강도 258 mT;에 34 산에서 변화 될 수 있습니다. 발사 화약 질량 유량은 80 mg/s 20 mg/s에서 다양 한 수 있습니다. 비교의 편의 위해 우리 아래쪽 x 축 그림 8에서 같이 이러한 세 가지 작업 매개 변수를 정상화. 정규화 작업 매개 변수는 1.0, 작업 조건이 기본 하나 동일 의미 합니다. 아래 x 축 함께 각각 세 개의 매개 변수의 원래 값에 해당 하는 위에, 3 개의 더 x-axes 있다.
그림 9 는 30 분의 연속 동작 중 방전 특성을 보여 줍니다. 그것은 점화, 후 빠르게 정상 상태 및 전압에 자세 제어 분사기 동향은이 기간 동안 안정 된 볼 수 있습니다.
그림 10 테스트 전후 탄탈 텅스텐 음극의 사진을 제공합니다. 테스트의 총 런타임 10 h, 일 분 연속 작업과 짧은 시간 90 이상 시작에 대 한 테스트를 포함 하 여 이었다. 그것은 침식은 음극의 외부 표면에 균일 하 게 분산 하 고 약간의 볼 수 있습니다. 이 결과, 자세 제어 분사기는 오랜 시간 동안 운영 하.
연속 작업 테스트에 따라 우리는 50-100 kw 전력 범위에서 자세 제어 분사기의 성능을 탐험. 추력 대상 추력 스탠드와 측정 결과 그림 11에 표시는 측정 했다. 최상의 성능을 99.5에서 얻은 kW, 어디 추력 3052 미네소타, 특정 충 동 4359 s 이며 돌격 효율은 67% 이다. 또한, 식 1 (Mikellides12 ), 측정 된 추력 값; 비교에서 이론적인 추력 값 계산 했다 그들 사이 가장 큰 다름은 11.6% 이었다.
(1)
(a 는 음극 전극 길이 비율; 반지름 R 은 전극 반지름 비율; A 는 원자 질량 단위 원자 무게와 
이온화 요소12입니다.)
자세 제어 분사기 최적화의 효과
시스템 매개 변수의 변형에 대 한 응답에서의 결과 값은 그림 8, 그것은 볼 수 있는 추력에 발사 화약 질량 유량의 영향은 적용된 분야의에 표시 됩니다. 가스 동적 가속도19 ṁ에 민감한로 가스 동적 가속 구성 요소 우리의 자세 제어 분사기에 향상은 결론 수 있습니다. 또한, 방전 전류 및 적용 분야에 영향을 미칠 몇 가지 다른 메커니즘에 전자기 가속 그리고 그들의 영향력은 분명1이어야 한다. 우리의 실험에 추력은 그림 8과 같이 방전 전류 적용된 분야의 비교의 증가에 훨씬 더 민감한. 이 동작의 한 측면 가스는 음극을 통해 축 방전 때문에 특정 분사 공급 모드 전류를 증가에서 동적 효과 강화 될 수 있습니다. 또한, 그림 11에서처럼 MPD 자세 제어 분사기에 도달 67%의 가장 높은 추력 효율을는 알칼리 금속20의 추진제와 MPD 로켓의 우수한 효율성을 비교 합니다. 따라서, 설계 변경의 효과 크게 MPD 자세 제어 분사기의 성능 향상을 볼 수 있습니다.
또한, 아무 양극 지역 분사 공급 사실에도 불구 하 고 우리의 자세 제어 분사기는 800 A의 방전 전류와 분사 공급 70 mg/s의 속도에서 안정적인 동작을 했다. 비교 함으로써, MPD 자세 제어 분사기는 양극에서 부분 분사 공급 SX321 도달 500 A의 방전 전류와 60 mg의 분사 공급 속도에 발병 정권/미에 따라 중요 한 가치는 MPD 자세 제어 분사기의 안정성 나2/ṁ 22, 현재의 로켓은 약간 우수 SX3 합니다.
대상 추력 측정 오류
대상 추력 측정으로 높은 성능 작업에 추력의 과대평가 방지 하는 데 필요한입니다. 여기 대상과 플라스마에 있는 무거운 입자 간의 충돌은 완벽 하 게 탄력 있는 가정 합니다. 따라서, 측정의 절반은 진정한 돌격가지고 간다. 또한, 대상 추진의 흐름에서 우리는 플라즈마는 자기장에 의해 완전히 제한 됩니다 가정 합니다. 우리는 마그네틱 노즐의 경계로 양극의 외부 범위를 통과 하는 자기장 라인을 선택 했다. 가정 하 고 그림 12와 같이 플라즈마 입자는 노즐에 균일 하 게 배포 됩니다, 우리는 704 m m 직경에서 대상 평면에 플라즈마의 범위를 얻을 수 있습니다. 다음으로 측정된 추력과 진정한 돌격의 관계를 나타낼 수 있습니다.
(2)
F 가 대상 T 에 의해 측정 된 추력 진정한 돌격 이다.
또한, 대상의 장벽 동작으로 인해 분사 입자 방전 챔버에 다시 흐름 수 있습니다. 가정에 그림 13에서 같이 모든 입자는 대상의 중심에서 출시 그리고 역류 입자의 분포는 코사인 법23, 다음 재입국 입자의 비율을 순종 식 3으로 평가 될 수 있다. 역류 입자는 공간의 모든 방향으로 균일 하 게 배포, 비율 식 4에 표현 될 것 이다. 대상 로켓 거리 z, 2 개의 분포 가정, 비율의 변화는 그림 14에 나와 있습니다. 추력 측정 대상 로켓 거리는 550 m m; 따라서, 재입국 입자의 비율이 0.3% 보다 더 계산 했다.
배경 압력 측정된 추력 성능을 영향 또한 수 있습니다. 시스템에서 배경 압력 0.2에서 유지 될 수 있는 자세 제어 분사기에서 최고 성능에 도달 하면 70 mg/s의 질량 유량과 Pa. 그러나, 측정 된 추력이 높은 배경 압력20,,2425,의 영향 때문에 실제 값 보다 수 있습니다. 이 가능한 영향을 제거 하는 진공 시스템의 펌프 속도 증가 한다, 그리고 이것이 계획 된 업그레이드.
전기 전도성 소재의 대상 이루어집니다 그리고 추력 측정 도중 지상에서 절연 이다. 그러나, 거기는 유출 대상 상호 작용 MPD 자세 제어 분사기 측정15에 대 한 동작에 영향을 미칠 수 있는 깃털에서 현재입니다. 이 추력 효율성의 크기에 영향을 미치는 요소가 될 수 있습니다 고 추가 고려의 가치가 있다.
(3)
(4)
그림 1 . AF-MPD 자세 제어 분사기의 회로도
MPD 자세 제어 분사기의 본체 (구리) 양극, 음극 (탄탈 텅스텐), 절연체 (붕 소 질 화물), 음극 홀더 (구리)과 음극 커넥터 (구리)를 포함합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 . 실험 시스템의 회로도
물 냉각 시스템에에서 선 블루: 고압 냉 수; 물 냉각 시스템에에서 레드 라인: 온수 물. 그린 라인 수집 및 제어 시스템: 신호 작업 매개 변수; 수집 및 제어 시스템에 라인 브라운: 제어 명령 신호. 전원 시스템에 선 블루: 분사기와 마그네틱 코일;의 양극에 연결 하는 전선 전원 시스템에 레드 라인: 분사기와 마그네틱 코일의 음극에 연결 하는 전선. 중간에 블루 사다리꼴: 자세 제어 분사기의. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 . 진공 챔버 내부 실험 레이아웃
자세 제어 분사기는 자기장 코일 안에 배치 됩니다. 코일은 추력 대상 서; 뒤에 따라서, 자세 제어기 보기는 시각적인 각 그림에서에서 대상에 의해 저지 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 . 물 냉각 시스템
(한) 펌프 그룹, 물 탱크 및 냉장고 (실험실 외부 배치) (b) 고압 금속 파이프 냉각 공급 (진공 챔버) 외부 물. (c) 관절 고 단 열 파이프 전극과 (진공 챔버) 내부 마그네틱 코일에 대 한 냉각 물 공급. (d) 펌프 컨트롤러는 펌프의 유량을 설정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5 . 대상 방법 추력 스탠드
자세 제어 분사기와 대상의 중앙 라인은 서로 일치. 이동식 플랫폼 대상의 축 위치를 조정할 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6 . 자세 제어 분사기에 대 한 일반적인 방전 전압
258 mT, 40mg의 발사 화약 질량 유량의 240 A, 적용된 분야의 전류를 방전/s. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7 . 전형적인 추력 측정 신호
258 mT, 40mg의 발사 화약 질량 유량의 240 A, 적용된 분야의 전류를 방전/s. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 8 . 아크와 함께 돌격, 방전 전류, 적용 분야 및 발사 화약 질량 유량의 영향 전력 최대 25 kW. 하단에 abscissa 포함 한 정규화 된 작업 매개 변수를 나타냅니다.
Id (방전 전류), 학사 (응용된 자기 강도) 및 id ṁ (발사 화약 질량 유량) = 200 A, Ba 100 mT, ṁ = = 40 mg/s 하단 abscissa에 1의 값에 해당 하는 기본 동작 조건으로 선정. 위에 abscissas 세 매개 변수의 원래 값에 해당합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 9 . 현재 연속 작업 및 36의 아크 힘에 대 한 전압 원
3 개의 실선은 각각 방전 전압, 방전 전류 및 계산 아크 전원 출력 신호. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 10 . 초기 음극 하며 총 10 시간 작업 후 음극.
그림의 왼쪽 방전; 겪고 전에 탄탈 텅스텐 빈 음극의 이미지를 보여줍니다. 오른쪽 총 방전에서 10 시간 후 음극을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 11 . 50-100 kw 전력 범위에서 자세 제어 분사기의 성능
포인트 스타 기호는 추력 수식12로 계산의 값입니다. 다른 기호는 대상 추력 스탠드와 측정의 값입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 12 . 자기장의 형상에 비해 대상의 크기의 도식
점선은 양극의 외부 범위를 통해 자기장 라인을 나타냅니다. 점선 안에 자기장 공간에 슬림 마그네틱 노즐을 형성할 수 있다. 노즐의 직경은 실험에 자세 제어 분사기에서 550 m m 대상 평면에 704 m m 이다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 13 . 역류 입자 역학의 도식
대상에서 방사 화살표는 대상의 중심에서 리바운드 입자를 나타냅니다. 여기 우리는 모든 입자는 대상의 중앙 지점에서 반 등을 가정 합니다. 이 가정 재입국 입자의 비율의 계산을과 대 평가 것입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 14 . 방전 챔버로 역류 발사 화약의 비율
사각형의 기호 라인 역류 입자는 코사인 분포를 순종 하는 가정에 따라 재입국 입자의 비율을 나타냅니다. 다이아몬드 기호 라인에서 균일 한 분포는을 나타냅니다. abscissa 대상와 양극 출구 사이의 거리입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
이 프로토콜의 점화, 운영 및 100 kW 적용 클래스 필드 MPD 로켓의 추력 측정 프로세스를 설명합니다. 최적의 성능을 위해 MPD 자세 제어기 설계 핵심은 특정 목적에 따라 적절 한 구성을 선택 하 고 있다. MPD 자세 집중 분기 양극으로 대형 작업 범위에 정상 작동할 수 있습니다. 그러나, 성능 분기 양극으로 로켓 보다 낮은 수 있습니다. 빈 음극, 특히 멀티 채널 빈 음극, 대부분 측면에서 전통적인 막대 음극에 우량 하다. 빈 음극의 응용 자세 제어기 성능 향상을 위한 유익한 이며 분사 공급 모드에 대 한 선택을 제공 합니다. 빈 음극의 비용 제조는 상대적으로 높은 고체 음극과 비교입니다.
구조를 냉각 유체 회로 자세 제어 분사기의 작동을 위해 필요한 경우 10 분 이상 작동 하도록 설계 되었습니다. 또한 다른 선택26, 복잡 한 냉각수 파이프를 피할 수 있는 방사 냉각. 그러나,이 자세 제어 분사기의 방사형 대형을 발생할 수 있습니다. 또한, 열 파이프는 실제 우주 임무에서 고용의 또 다른 선택 수 있습니다.
외부 자기장은 AF MPD 자세 제어 분사기를 위해 불가결. 프로토콜, 또는 영구 자석에 설명 된 대로 전통적인 솔레노이드 코일에 의해 필드를 제공할 수 있습니다. 또한, 초전도 전통적인 코일과 어떤은 또한 전통적인 솔레노이드 코일 보다 작은 질량 보다 훨씬 더 강한 자기장을 제공할 수 있는 잠재적인 후보자 이다.
추력 측정 실험을, 배경 압력 0.013 0.13 보다 낮은 되어야 Pa1. 그렇지 않으면, 자세 제어 분사기의 작업을 영향을 받을 수 있습니다. 또한, 연구27에 따르면 유출 전류 MPD 로켓의 깃털에 있으며 먼 전류 축 방향에 자세 제어 분사기에서 90 cm 위치를 도달할 수 있다. 따라서, 챔버의 크기를 늘리면 자세 제어 분사기에의 영향을 감소에 도움이 됩니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
이 작품은 기본적인 연구 프로그램 (제에 의해 지원 되었다 JCKY2017601C)입니다. 토마스 M. 뉴욕, 오하이오 주립 대학에서 명예 교수의 도움 부탁 드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cryogenic Pumps | Brooks Automation | Pumping speed: 10000L/s | |
| Displacement Sensor | Panasonic | HG-C1030 | Repetition precision: 10μm Linearity: ±0.1% F.S. |
| Mass Flow Rate Controller | Brooks Automation | Range: 0-120mg/s | |
| Molecular Pump | Oerlikon | Pumping speed: 2100L/s | |
| Moveable Plantform | Beijing Weina Guangke Automation equipment Co., Ltd. | Range:0-2000mm | |
| Plsatic Water Pipes | Xingye Xingye fluoroplastics (Jiaxing) Co., Ltd. | Ultimate pressure: 4.5MPa | |
| Propellant Argon | Beijing Huanyu Hinghui Gas Technology Co., Ltd. | Purity:99.999% | |
| Refrigerator | Beijing Jiuzhou Tongcheng Technology Co., Ltd. | Refrigeration power:45kW | |
| Water Pumps | Liaocheng vanguard Motor Co., Ltd.; Shanghai people pump industry group Manufacturing Co., Ltd.; Nanfang Pump Limited company |
Maximum Output pressure: Centrifugal pump:1MPa Plunger pump:10MPa |
References
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