Результати наукової діяльності

 

 

 

Стаціонарні плазмові двигуни (СПД20 і СПД70)

Ефективність застосування СПД підтверджена багаторічним досвідом експлуатації на борту КЛА. Але основною перешкодою для більш широкого їх застосування на КЛА малого класу є обмежений ресурс і ефективність наявних на ринку електрореактивних двигунів малої потужності. Рішення даної проблеми дозволить в значній мірі збільшити період активного існування малих космічних літальних апаратів і за рахунок цього заощадити на вазі корисного навантаження і кількості проведених запусків.

Розроблений у відділенні ЕРД СПД20М

 

На основі досвіду проектування, виготовлення і випробування СПД великої і середньої потужності космічного застосування, систем їх електроживлення, управління, подачі плазмоутворюючого газу був створений лабораторний макет СПД малої потужності (МСПД) з к.к.д. більше 35 % при споживаній потужності близько до 100 Вт.

Розроблено лабораторні макети МСПД, способи підвищення тягового к.к.д. за рахунок оптимізації параметрів магнітної системи. Проведено стендові комплексні випробування. Представлені матеріали заявки на отримання патентів України. Є позитивні висновки. ведеться підготовка для міжнародного патентування. Параметри лабораторного макета МСПД перевищують всі відомі світові аналоги з рівнем споживаної потужності близько 100 Вт.

 

Основні параметри наводяться в таблиці:

№ з/п Параметр Значення Примітки
1. Робоче тіло Xe  
2. Тяговий к.к.д. 35 %  
3. Тяга 4 мН  
4. Питомий імпульс тяги 1250 с  
5. Маса 0,240 кг  
6. Геометричні розміри діаметр - 41 мм, довжина - 52 мм * анодний блок

 

У 2011 році був виготовлений лабораторний макет СПД70 (70 - зовнішній діаметр розрядної камери, мм) з центрально розташованим безнакальним порожнистим катодом. В даний момент проходять його випробування. Перші результати показали, що розроблений макет двигуна має робочі характеристики не гірше ніж у світових аналогів при значно нижчих масово-габаритних параметрах (тяга - 42 мН, потужність - 650 Вт, питомий імпульс - 1800 с, к.к.д. - 50 %, маса - 1,3 кг).

 

Розроблений у відділенні ЕРД лабораторний макет СПД70 з центрально розташованим катодом

 

Катоди

Працюючі лабораторні моделі безнакальних катодів різних струмових номіналів (Розрядний струм: ліворуч - 1 А, праворуч - 1500 А)

 

 

Безнакальні порожнисті катоди (БНК) - особлива гордість колективу. Це унікальні вироби, створенню яких передували багатогодинні роботи з відпрацювання кожного елемента і вузла катода. Розроблені лабораторні моделі БНК працюють в діапазоні струмів від 0,1 А до 1500 А, мають мінімальні масу і розміри. Ресурс становить не менше 10000 годин.

 

 

 

Геліконний двигун

Лабораторна модель геліконного двигуна

при масових витратах Ar 0,15 мг/с (ліворуч)

та 0,9 мг/с (праворуч)

 

Під час участі в міжнародному проекті Helicon Plasma Hydrazine-Combined Micro Propulsion (HPH.com) 7-ої рамкової програми Європейської комісії у відділенні ЕРД ХАІ було розроблено серію діючих моделей перпективного безелектродного геліконного двигуна.

Геліконний двигун відноситься до перспективного класу магнітоплазмових безелектродних двигунів, заснованих на індукційному високочастотному (ВЧ) розряді низького тиску, що міститься в постійному за часом магнітному полі. Найменування двигунів походить від назви магнітозвукових хвиль, що за певних обставин порушуються у плазмі ВЧ розряду у зовнішньому магнітному полі. Для ефективної генерації плазми використовуються резонансні режими поглинання плазми ВЧ потужністю плазмою, що проходять без зіткнень. Такі як електронно-циклотронний резонанс, іонно-циклотронний резонанс, режим геліконного резонансу і режим нижнього гібридного резонансу.

 

 

Фінальна модель геліконного двигуна та її випробування

 

Кульмінацією проекту були випробування діючої моделі двигуна, що проходили у відділенні ЕРД ХАІ, в аерокосмічній лабораторії ONERA (Palaiseau, Франція), в науково-дослідницькому центрі CISAS (Padova, Італія) і дослідницькому центрі AeroSpazio (Pisa, Італія).

Під час випробувань енергетичний к.к.д. геліконного двигуна склав 13 - 19 % в діапазоні потужності 8 - 50 Вт, робочому газі аргоні і питомому імпульсі 420 - 1250 с, що за станом на 2012 р. є рекордним для даного типу двигунів.