Введение
Глава 1 11
1.1 Электроракетные двигатели 11
1.2 Высокочастотный ионный двигатель 17
1.3 История разработки и исследования ВЧ ИД 21
1.4 Цель и основные задачи работы 28
Глава 2 Экспериментальные исследования разрядной камеры высокочастотного ионного двигателя 34
2.1 Экспериментальное оборудование 34
2.1.1 Вакуумный стенд 34
2.1.2 Система подачи рабочего тела 36
2.1.3 Система питания и управления высокочастотного ионного двигателя 37
2.2 Исследование влияния материала камер на характеристики ВЧ ИД 41
2.2.1 Выбор материала разрядной камеры 42
2.2.2 Кварцевое стекло 44
2.2.3 Сравнение керамических камер из разных материалов 46
2.3 Влияние количества витков индуктора и способа их намотки на характеристики ВЧ ИД 49
2.3.1 Исследования индуктора с одиннадцатью витками 50
2.3.2 Исследования индуктора с семью витками 52
2.3.3 Исследования индуктора с пятью витками 54
2.3.4 Исследования индуктора с тремя витками 56
2.3.5 Обобщение результатов исследования РК с разным числом витков индуктора 59
2.3.6 Выводы 65
2.4 Влияние формы разрядной камеры на характеристики двигателя 66
2.4.1 Сравнение цилиндрических и полусферических камер 66
2.4.2 Сравнение конической и полусферической разрядных камер 71
2.5 Выводы 74
Глава 3 Инженерная модель индуктивного высокочастотного разряда 76
3.1 Обзор литературы и допущения принятые в модели 76
3.2 Балансовая (аналитическая) модель ВЧ ИД
3.2.1 Описание модели 79
3.2.2 Поглощение мощности плазмой 83
3.3 Электромагнитная модель ВЧ ИД 85
3.3.1 Физическое описание взаимодействия электромагнитной волны с плазмой 85
3.3.1.1 Тензор дисперсии 85
3.3.1.2 Дисперсионное уравнение 87
3.3.1.3 Диэлектрическая проницаемость плазмы 88
3.3.1.4 Решение для электромагнитной волны, распространяющейся в плазме 89
3.3.2 Расчёт параметров ВЧ разряда на основе электромагнитной модели 90
3.3.2.1 Определение параметров плазмы 90
3.3.2.2 Электромагнитная волна в плазме. Поглощение мощности разрядом 94
3.3.3 Определение локальных характеристик разряда 96
3.3.3.1 Определение локальных параметров плазмы по радиусу 96
3.3.3.2 Баланс мощности в разряде 97
3.4 Модели большей размерности 98
Глава 4 Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных 100
4.1 Аналитическая модель 100
4.1.1 Расчет затрат мощности для лабораторных моделей ВЧ ИД 100
4.1.2 Сравнение расчетных и экспериментальных данных для двигателя ESA-XX-Ion Thruster 103
4.1.3 Сравнение расчетных и экспериментальных данных для двигателя RIT 35 LPX 111
4.2 Электромагнитная модель 116
4.2.1 Одномерный расчёт плазмы для двигателя RIT35 116
4.3 Двумерное моделирование ВЧ разряда 122
4.4 Вывод 125
Заключение 126
Список сокращений и условных обозначений 128
Список литературы
