Un 100 KW classe campo applicato Magnetoplasmadynamic Thruster

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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Articolo metodologico

Un 100 KW classe campo applicato Magnetoplasmadynamic Thruster

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DOI:

10.3791/58510

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22 dicembre 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

In questo articolo

Sommario

L'obiettivo del presente protocollo è quello di introdurre il design di un 100 kW classe campo applicato magnetoplasmadynamic thruster e metodi sperimentali pertinenti.

Abstract

Campo applicato magnetoplasmadynamic thruster (thruster AF-MPD) sono gli acceleratori ibrido in cui elettromagnetica e processi dinamici gas accelerano al plasma ad alta velocità; hanno un notevole potenziale di applicazioni spaziali futuri con i vantaggi significativi di elevato impulso specifico e densità di Spinta. In questa carta, presentiamo una serie di protocolli per la progettazione e produzione di una classe 100 kW dell'elica di AF-MPD con raffreddamento ad acqua un 0.25 T massima resistenza del campo magnetico, una tensione di scarico massima 130 V, un 800 A massima corrente di Scarica e strutture. Un catodo di tungsteno cava tantalio funge da ingresso alla solo propellente per inibire la mandata radiale, e si è vincolato assialmente nella parte posteriore dell'anodo al fine di alleviare la fame di anodo. Un anodo di rame divergente cilindrico è impiegato per ridurre la deposizione di potenza anodo, dove la lunghezza è stata ridotta per diminuire l'area di collegamento al plasma a parete. Esperimenti utilizzate un vuoto sistema che può raggiungere un vuoto di lavoro di 0,01 Pa per un flusso di massa propellente totale tasso inferiore a 40 mg/s e una destinazione stand di Spinta. I test del propulsore sono stati effettuati per misurare gli effetti dei parametri di lavoro quali portate propellente, la corrente di Scarica e la forza del campo magnetico applicato sulle prestazioni e per consentire analisi appropriata. Il propulsore potrebbe essere ininterrottamente per lunghi periodi di tempo con piccola erosione sulla superficie del catodo cavo. La potenza massima del propulsore è 100 kW e le prestazioni di questa configurazione raffreddato ad acqua è paragonabile a quella dei propulsori segnalati nella letteratura.

Introduzione

I propulsori MPD sono ben noti per una densità di Spinta relativamente elevata e un elevato impulso specifico¹^,²^,³. Tuttavia, la Spinta tipica efficienza¹ di propulsori MPD è relativamente basso, soprattutto con propellenti di gas nobili⁴^,⁵^,⁶. Per la maggior parte delle eliche di MPD, una parte del flusso del propellant è iniettata nella camera di scarico da una fessura tra anodo e catodo⁷^,⁸ , con il r....