Физика и авиацияСтраница 30
Сейчас у нас есть технология безопасного хранения связанного водорода в виде гибридов металлов на борту космического летательного аппарата. Это увеличивает КПД движителя и повышает эффективность работы системы в целом.
Известно, что при ионизации водорода в любом типе электрического разряда потери при передачи энергии от электронной компоненты к ионной минимальны из-за минимальных массовых различий и потому, что для атомов водорода возможна лишь однократная ионизация.
В таблице 1 приведены основные характеристики ионных двигателей разрабатываемых и применяемых в Европе в настоящее время.
Таблица 1
|
№ п.п |
Характеристики движителя | |||||||
|
Тип движителя |
Рабочее тело |
Характеристическая тяга, г |
Характеристическая скорость, м/с |
Цена тяги, Вт/г |
КПД, % |
Особенности, ограничивающие ресурс |
Примечание | |
|
1 |
Стационарный плазменный движитель (СПД) |
Ксенон (газ) |
1…5 |
18000… 25000 |
³150 |
30…50 |
Ресурс катода компенсатора и керамических изоляторов | |
|
2 |
Движитель с анодным слоем (ДАС) |
Газ, жидкий металл |
1…3 |
25000… 35000 |
³200 |
30…45 |
Ресурс катода компенсатора, ресурс электродов | |
|
3 |
Плазменный ионный движитель (ПИД) |
Газ, жидкий металл |
1…10 и более |
30000… 100000 |
³300 |
30…45 |
Ресурс катода компенсатора и ионно-оптической системы |
Увеличение тяги приводит к увеличению размеров |
|
4 |
Торцевой холовский движитель (ТХД) |
Газ, жидкий металл |
1…3 |
25000… 35000 |
³300 |
25…40 |
Электроды и катодный узел |
Увеличение тяги пропорционально уменьшению ресурса |
|
5 |
Электро-нагревный движитель (ЭНД) |
Газ |
1…5 |
1000… 4000 |
50…150 |
20…30 |
Нагреватель | |
|
6 |
ВЧ-движитель |
Газ |
1…10 |
3000… 15000 |
30…100 |
40…50 |
Отсутствуют | |
1. Сравнительный анализ ЭРДУ
Применение ионных плазменных двигателей малой тяги на геостационарных спутниках имеет следующие преимущества: уменьшение стартовой массы, увеличение массы полезного груза и ресурса спутника.
Сравнение ЭНД, СПД и РИД, используемых в системе стабилизации Север – Юг, проведено на рисунке 1 и рисунке 2.
Рисунок 1,2. Стартовая масса спутника и зависимость сухой массы спутника от применяемой на нем двигательной установки.
Как показано на рисунке 1, стартовая масса спутника, включающая в себя сухую массу спутника (без массы ЭРДУ), составит: