Введение
Глава I. Проблемы создания ионно-оптических систем для перспективных ионных двигателей 14
1.1. Роль развития технологии ионных двигателей в космической программе Российской
Федерации 14
1.1.1. Место ИД в ряду других типов ЭРД и их конструктивные особенности .15
1.1.2. Технический облик и основные рабочие характеристики ионных двигателей
1.1.2.1. Ионные двигатели с разрядом постоянного тока 17
1.1.2.2. Ионные двигатели с высокочастотным (радиочастотным) разрядом .20
1.1.2.3. Ионные двигатели со сверхвысокочастотным разрядом
1.1.3. Тенденции развития электрических ракетных двигателей в будущем 22
1.1.4. Перспективы развития технологии ионных двигателей в Российской Федерации
1.2. Основные физические процессы в ИОС .27
1.3. Проблемы конструирования ИОС 30
1.4. Постановка задачи исследования 30 Выводы к главе I 32
Глава II. Механико-математическая модель деформирования электродов ионно-оптических систем 33
2.1. Обзор литературы по тепловому деформированию густо перфорированных круглых пластин и пологих сферических оболочек как механико-математической модели электродов ИОС .33
2.2. Основные дифференциальные уравнения задачи 35
2.3. Граничные условия на контурах электродов 42
2.4. Интегральные уравнения линейной задачи устойчивости электродов 47
2.5. Нелинейные интегральные уравнения закритического поведения электродов 55
2.6. Интегральные уравнения нелинейного изгиба профилированных электродов 57
2.7. Расчет коэффициентов конструктивной ортотропии как модельных параметров
для густо перфорированных электродов ИОС 61
2.8. Алгоритм расчета термоустойчивости и нелинейного изгиба профилированных
электродов ИОС 63
2.9. Численное моделирование процесса термоупругого деформирования неравномерно нагретых сферических электродов ИОС ИД 66 Выводы к главе II 69
Глава III. Численное моделирование изменения формы электродов и геометрических параметров ИОС при нагреве 70
3.1. Численное моделирование изменения формы электродов при тепловом нагружении...70
3.2. Изменение величины плотности ионного тока при изменении межэлектродного зазора 79
3.3. Выбор оптимальных значений технологического прогиба электродов на основании произведенных расчетов 85
Выводы к главе III 92
Глава IV. Расчетное исследование изменения формы электродов с использованием программно-вычислительного комплекса ANSYS 94
4.1. Применение программного комплекса ANSYS для решения задач по расчету температурных полей и деформаций электродов 94
4.2. Упрощенная геометрия электродов для задачи исследования .95
4.3. Создание сеточных моделей. Разбиение модели 96
4.4. Расчет и обоснование температурных полей расчетной модели 97
4.5. Численное моделирование тепловых деформаций в программно-вычислительном комплексе ANSYS и сравнение с результатами расчетов по термомеханической модели 4.5.1. Тепловые деформации ЭЭ и УЭ двигателя ВЧИД-16 98
4.5.2. Тепловые деформации ЭЭ и УЭ двигателя ВЧИД-45М 101 Выводы к главе IV .104
Глава V. Верификация механико-математической модели с экспериментальными данными теплового деформирования электродов. Разработка лабораторных моделей ИОС ВЧИД 105
5.1. Верификация механико-математической модели с экспериментальными данными по тепловому деформированию УЭ двигателя RIT-22 105
5.2. Верификация механико-математической модели с экспериментальными данными по тепловому деформированию электродов с диаметром 300 мм
5.2.1. Описание экспериментальной установки. Методика проведения измерений 107
5.2.2. Результаты испытаний ЭЭ30 110
5.2.3. Результаты испытаний УЭ30 114
5.2.4. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными 116 5.2.4.1. Моделирование ЭЭ30 и УЭ30 116
5.2.4.2. Сетка поэлементного разбиения ЭЭ30 и УЭ30 117
5.2.4.3. Температурные поля ЭЭ30 и УЭ30 118
5.2.4.4. Расчет дополнительных прогибов ЭЭ30 и УЭ30 при свободном закреплении 118
5.2.4.5. Расчет дополнительных прогибов ЭЭ30 и УЭ30 при условии жесткого закрепления кольцевой части 120
5.2.4.6. Расчет дополнительных прогибов ЭЭ30 и УЭ30 при условии упругого закрепления кольцевой части 121
5.2.4.7. Сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными деформирования электродов диаметра 300 мм 1 5.3. Экспериментальное исследование термоустойчивости сферических электродов диаметром 200 мм для двигателя ПИД-200. Верификация расчетного алгоритма и механико-математической модели по экспериментальным данным 124
5.4. Разработка конструкции моделей ВЧИД .
5.4.1. Высокочастотный ионный двигатель ВЧИД-8 129
5.4.2. Высокочастотный ионный двигатель ВЧИД-10 131
5.4.3. Высокочастотный ионный двигатель ВЧИД-16 133
5.4.4. Высокочастотный ионный двигатель ВЧИД-45 139
5.4.5. Высокочастотный ионный двигатель ВЧИД-45М 145 Выводы к главе V 150 Заключение 151 Литература
