Un 100 KW clase campo aplicado Magnetoplasmadynamic hélice de proa

Baojun Wang; Haibin Tang; Yibai Wang; Chao Lu; Cheng Zhou; Yangyang Dong; Ge Wang; Yuntian Cong; Daniel Luu; Jinbin Cao

doi:10.3791/58510

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Artículo de método

Un 100 KW clase campo aplicado Magnetoplasmadynamic hélice de proa

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DOI:

10.3791/58510

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22 de diciembre de 2018

Baojun Wang¹ , Haibin Tang² , Yibai Wang¹ , Chao Lu¹ , Cheng Zhou³ , Yangyang Dong¹ , Ge Wang³ , Yuntian Cong³ , Daniel Luu⁴ , Jinbin Cao²

¹Key Laboratory of Spacecraft Design Optimization & Dynamic Simulation Technologies of Ministry of Education, School of Astronautics, Beihang University, ²Key Laboratory of Spacecraft Design Optimization & Dynamic Simulation Technologies of Ministry of Education, School of Space and Environment, Beihang University, ³Beijng Institute of Control Engineering, ⁴School of Aerospace Engineering and Geodesy, University of Stuttgart

En este artículo

Resumen

El objetivo de este protocolo es introducir el diseño de 100 kW clase campo aplicado magnetoplasmadynamic hélice de proa y métodos experimentales.

Resumen

Empujadores de magnetoplasmadynamic campo aplicado (propulsores de AF-MPD) son aceleradores híbridos que electromagnética y procesos dinámicos de gas plasma de acelerar a alta velocidad; tienen un considerable potencial para aplicaciones de espacio futuro con las ventajas significativas de alto impulso específico y densidad de empuje. En este trabajo, presentamos una serie de protocolos para diseñar y fabricar una clase de kW 100 de hélice de AF-MPD con refrigeración por agua de estructuras, una tensión de descarga máxima 130 V, un 800 A máxima de descarga actual y una fuerza máxima de 0.25 T de campo magnético. Un cátodo de tungsteno de tantalio hueco actúa como la entrada sólo propulsor para inhibir la descarga radial, y se coloca axialmente en la parte trasera del ánodo con el fin de aliviar el hambre de ánodo. Un ánodo de cobre divergente cilíndrico se emplea para disminuir la deposición de energía de ánodo, donde se ha reducido la longitud para disminuir el área de conexión de pared plasma. Experimentos utilizaron un vacío sistema que puede alcanzar un vacío de trabajo de 0.01 Pa para un flujo de masa de propelente total tasa inferior a 40 mg/s y un objetivo de empuje soporte. Las pruebas de la hélice se llevaron a cabo para medir los efectos de los parámetros de trabajo como propulsor de caudales, la descarga actual y la fuerza del campo magnético aplicado sobre el rendimiento y permitir análisis apropiado. La hélice podría ser funcionada continuamente por períodos considerables de tiempo con pequeña erosión en la superficie de cátodo hueco. La máxima potencia de la hélice es de 100 kW y el funcionamiento de esta configuración refrigerado por agua es comparable con la de empujadores divulgados en la literatura.

Introducción

Propulsores MPD son conocidos por una densidad relativamente alta de empuje y un alto impulso específico¹^,²^,³. Sin embargo, el empuje típicos eficiencia¹ de propulsores MPD es relativamente baja, especialmente con propulsores de gases nobles⁴^,⁵^,⁶. Para la mayoría de los propulsores MPD, una parte del flujo del propulsor se inyecta en la cámara de descarga de una hendidura entre el ánodo y el cátodo⁷^,⁸ ....