Новая конструкция двигателя повысит эффективность будущих космических полетов

Двигатели на эффекте Холла используются для искусственных спутников Земли, а также являются перспективными для использования в роботизированных космических аппаратах, совершающих продолжительные путешествия. Плазма, выталкиваемая из сопла такого двигателя, может развивать очень большие скорости. Цилиндрические холловские двигатели отражают направление миниатюризации двигателей этого класса и имеют меньшее отношение поверхности к объему, что предотвращает эрозию канала двигателя.

Рабочим телом двигателей на эффекте Холла обычно является ксенон, нейтральные атомы которого ускоряются электрическим полем и теряют электроны, превращаясь в плазму. Плазма, выбрасываемая из сопла такого двигателя, может развивать скорость до 100000 километров в час.

В новой работе исследователи во главе с Юнцзе Дин (Yongjie Ding) из Харбинского политехнического университета, КНР, предложили новую конструкцию впускных отверстий для цилиндрического холловского двигателя, значительно увеличивающую тягу двигателя.

Цилиндрические холловские двигатели представляют собой относительно маломощные агрегаты. Однако низкая плотность потока рабочего тела может приводить к неадекватной ионизации, являющейся ключевым шагом на пути к созданию плазмы и генерации тяги. В целом увеличение плотности потока газа в канале разряда и снижение его радиальной скорости (скорости, перпендикулярной направлению тяги) ведет к росту производительности двигателя.

В своей работе команда Дин изучила влияние угла ввода газа в цилиндрическую камеру холловского двигателя при помощи специального симуляционного программного обеспечения под названием COMSOL и показала, что ввод газа под углом к оси цилиндра приводит к формированию вихревых потоков, благодаря которым существенно повышается плотность газа на периферийных участках цилиндрической камеры. Это позволяет заметно повысить удельный импульс двигателя (на величину от 1 до 53,5 процента) при напряжении разряда в диапазоне 100-200 Вольт, сообщают авторы.

Работа опубликована в журнале Physics of Plasmas.

Источник: http://astronews.ru