Исследования мощности высокочастотных потерь в тороидальном резонаторе прототипа высокочастотного ионного двигателя
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-3-92-100Ключевые слова:
мощность высокочастотных потерь, плазма, малый космический аппарат, азот, аргон, ускоряющее напряжение, термопара, электрическая ёмкость.Аннотация
Авторы представляют прототип ускорительного микродвигателя для малого космического аппарата с максимальным энергопотреблением 5 Вт. Показана конструкция и описаны основные конструктивные элементы. Более того, в работе представлены вакуумные калориметрические исследования мощности высокочастотных потерь в объёме тороидального резонатора при различных рабочих телах: воздух, гелий, углекислый газ, азот, аргон и пары воды. Благодаря совместному с калориметрическими исследованиями замеру основных частот автогенератора были получены электрические ёмкости колебательного контура. При энергопотреблении прототипа 4–4,8 Вт расчётные величины ускоряющих переменных напряжений составили 199,65–287,9 В для различных газов. Расчётные мощности высокочастотных потерь составили 0,088–0,183 Вт, что составляет не более 4 % от общей потребляемой мощности.
Финансирование. Данные исследования проводятся в рамках финансовой поддержки Российского научного фонда (проект № 19-79-10038).
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Вавилов И. С., Ячменев П. С., Федянин В. В. [и др.]. Экспериментальные исследования прототипа ионного двигателя времяпролетным методом // Динамика систем, механизмов и машин. 2023. Т. 11, № 2. С. 30–36. DOI: 10.25206/2310-9793-2023-11-2-30-36. EDN: KFJUEQ.
Vavilov I. S., Yachmenev P. S., Fedyanin V. V. [et al.]. Eksperimental'nye issledovaniya prototipa ionnogo dvigatelya vremyaproletnym metodom [Experimental study of ion thruster by time-of-flight method]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2023. Vol. 11, no. 2. P. 30–36. DOI: 10.25206/2310-9793-2023-11-2-30-36. EDN: KFJUEQ. (In Russ.).
(2). Jarrige J., Elias P. Q., Packan D. [et al.]. Characterization of a coaxial ECR plasma thruster. 44th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference. 2013. P. 1–9. DOI: 10.2514/6.2013-2628.
(3). Vialis T., Jarrige J., Aanesland A. [et al.]. Direct thrust measurement of an electron cyclotron resonance plasma thruster. Journal of Propulsion and Power. 2018. Vol. 34, no. 5. P. 1–11. DOI: 10.2514/1.B37036.
(4). Charles C. Plasmas for spacecraft propulsion. Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. Vol. 42, no. 16. P. 163001. DOI: 10.1088/0022-3727/42/16/163001.
(5). Squire J., Olsen C., Cassady L. [et al.]. Improved efficiency and throttling range of the VX-200 magnetoplasma thruster. Journal of Propulsion and Power. 2014. Vol. 30. P. 123–132. DOI: 10.2514/1.B34801.
(6). Squire J., Carter M., Diaz F. [et al.]. VASIMR® spaceflight engine system mass study and scaling with power. The 33st International Electric Propulsion Conference. USA, 2013.
(7). Chen F. F. Physics of helicon discharges. Physics of Plasmas – PHYS PLASMAS. 1996. Vol. 3, no. 5. P. 1783–1793. DOI: 10.1063/1.871697.
(8). Geller R. Electron cyclotron resonance ion sources and ECR plasmas. Routledge, 1996. 434 p. ISBN 9780203758663. DOI: 10.1201/9780203758663.
(9). Вавилов И. С., Ячменев П. С., Федянин В. В. [и др.]. Определение мощности СВЧ/ВЧ-потерь в тороидальном резонаторе ускорительного ионного двигателя по его спектру частот // Динамика систем, механизмов и машин. 2023. Т. 11, № 2. С. 21–29. DOI: 10.25206/2310-9793-2023-11-2-21-29. EDN: PTANKK.
Vavilov I. S., Yachmenev P. S., Fedyanin V. V. [et al.]. Opredeleniye moshchnosti SVCh/VCh-poter’ v toroidal’nom rezonatore uskoritel’nogo ionnogo dvigatelya po ego spektru chastot [Determination of the power of the microwave/HF losses in the toroidal resonator of the accelerator ion thruster by its frequency spectrum]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2023. Vol. 11, no. 2. P. 21–29. DOI: 10.25206/2310-9793-2023-11-2-21-29. EDN: PTANKK. (In Russ.).
(10). Орлов С. И. Расчёт и конструирование коаксиальных резонаторов. Москва: Советское радио, 1970. 256 с.
Orlov S. I. Raschet i konstruirovaniye koaksial’nykh rezonatorov [Calculation and construction of coaxial resonators]. Moscow, 1970. 256 p. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
