Виявлення впливу параметрів магнітного поля на коливаня розрядного струму та оптимальні режими роботи холловського двигуна
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.282059Ключові слова:
холловський двигун, коливання розрядного струму, оптимальні параметри, магнітна системаАнотація
Об’єктом дослідження даної роботи є коливання розрядного струму в холлівських двигунах. Наявність суттєвих коливань розрядного струму в холлівських двигунах викликає істотне погіршення параметрів двигуна – тяги, величини питомого імпульсу та коефіцієнта корисної дії. Проблема, яка вирішувалась в даній роботі, полягає у визначенні основних факторів, які впливають на умови виникнення коливань розрядного струму, пошук шляхів їх зменшення та отримання оптимальних значень параметрів холловського двигуна. Аналіз літературних джерел показав, що зазначена проблема є типовою і досі не вирішена. Для вирішення зазначеної проблеми були проведені дослідження холловського двигуна ST-40M з метою визначення основних факторів, які найбільше впливають на виникнення коливань, та засобів зменшення коливань розрядного струму. В результаті досліджень було визначено, що коливання розрядного струму найбільш суттєво залежать від параметрів магнітного поля в прискорювальному каналі двигуна. Параметри магнітного поля визначаються величиною струмів котушок електромагніту двигуна, причому характер коливань, амплітуда та частота можуть суттєво відрізняться при незначній зміні струмів котушок. В результаті досліджень було з’ясовано, що для значень струмів котушок магнітної системи двигуна, для яких рівень коливань розрядного струму мінімальний, середнє значення розрядного струму двигуна також приймає мінімальне значення. Дослідження дозволили визначити оптимальні режими роботи холловського двигуна, які забезпечують при заданому рівні питомої потужності максимальні значення тяги, питомого імпульсу та коефіцієнта корисної дії двигуна. Висновки, отримані за результатами досліджень, можуть бути корисними для більшості розробників електричних ракетних двигунних установок на базі холлівських двигунів
Посилання
- Morozov, A. I., Savelyev, V. V. (2000). Fundamentals of Stationary Plasma Thruster Theory. Reviews of Plasma Physics, 203–391. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-4309-1_2
- Kapulkin, A., Behar, E. (2014). Theoretical model of suppression of electron instability in hall thrusters by boundary feedback system. 2014 IEEE 41st International Conference on Plasma Sciences (ICOPS) Held with 2014 IEEE International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS). doi: https://doi.org/10.1109/plasma.2014.7012761
- Hamley, J., Sankovic, J., Petrenko, A., Manzella, D., Cartier, K. (1995). The effect of power supply output characteristics on the operation of the SPT-100 thruster. International Electric Propulsion Conference (IEPC). Available at: http://electricrocket.org/IEPC/IEPC1995-241.pdf
- Yamamoto, N., Komurasaki, K., Arakawa, Y. (2006). Erratum for “Discharge Current Oscillation in Hall Thrusters.” Journal of Propulsion and Power, 22 (2), 478–478. doi: https://doi.org/10.2514/1.22410
- Furukawa, T., Miyasaka, T., Fujiwara, T. (2001). Control of Low-Frequency Oscillation in a Hall Thruster. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, 44 (145), 164–170. doi: https://doi.org/10.2322/tjsass.44.164
- Leporini, L., Giannetti, V., Saravia, M. M., Califano, F., Camarri, S., Andreussi, T. (2022). On the onset of breathing mode in Hall thrusters and the role of electron mobility fluctuations. Frontiers in Physics, 10. doi: https://doi.org/10.3389/fphy.2022.951960
- Giannetti, V., Saravia, M. M., Andreussi, T. (2020). Measurement of the breathing mode oscillations in Hall thruster plasmas with a fast-diving triple Langmuir probe. Physics of Plasmas, 27 (12), 123502. doi: https://doi.org/10.1063/5.0022928
- Lobbia, R. B., Gallimore, A. D. (2010). High-speed dual Langmuir probe. Review of Scientific Instruments, 81 (7), 073503. doi: https://doi.org/10.1063/1.3455201
- Dale, E. T., Jorns, B. A. (2019). Non-invasive time-resolved measurements of anomalous collision frequency in a Hall thruster. Physics of Plasmas, 26 (1), 013516. doi: https://doi.org/10.1063/1.5077008
- Lucca Fabris, A., Young, C. V., Cappelli, M. A. (2015). Time-resolved laser-induced fluorescence measurement of ion and neutral dynamics in a Hall thruster during ionization oscillations. Journal of Applied Physics, 118 (23), 233301. doi: https://doi.org/10.1063/1.4937272
- Lafleur, T., Chabert, P., Bourdon, A. (2021). The origin of the breathing mode in Hall thrusters and its stabilization. Journal of Applied Physics, 130 (5), 053305. doi: https://doi.org/10.1063/5.0057095
- Petrenko, O., Kashaba, A., Maslov, V., Oslavsky, S. (2023). ST-40 hall truster testing with LaB6 hollow cathode. Journal of Rocket-Space Technology, 30 (4), 15–22. doi: https://doi.org/10.15421/452203
- Voronovsky, D. K., Kulagin, S. N., Maslov, V. V., Petrenko, O. N., Tolok, S. V. (2021). Hall-effect thruster ST-25 with permanent magnet. Journal of Rocket-Space Technology, 28 (4), 37–45. doi: https://doi.org/10.15421/452005
- Chapurin, O., Smolyakov, A. I., Hagelaar, G., Raitses, Y. (2021). On the mechanism of ionization oscillations in Hall thrusters. Journal of Applied Physics, 129 (23), 233307. doi: https://doi.org/10.1063/5.0049105
- Barral, S., Ahedo, E. (2009). Low-frequency model of breathing oscillations in Hall discharges. Physical Review E, 79 (4). doi: https://doi.org/10.1103/physreve.79.046401
- Barral, S., Ahedo, E., Hartfuss, H.-J., Dudeck, M., Musielok, J., Sadowski, M. J. (2008). On the Origin of Low Frequency Oscillations in Hall Thrusters. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.2909170
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Olexandr Petrenko, Viktor Pererva, Viktor Maslov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
