ПЛАЗМЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
— космич. реактивные(ракетные) двигатели с рабочим веществом в плазменной фазе, использующиедля создания и ускорения потока плазмы электрич. энергию. П. д. представляютсобой соответствующим образом оптимизированные плазменные ускорители. П. д. — составная часть семейства электроракетных двигателей (ЭРД),в к-рое входят также ионные и эл.-нагревные двигатели. При эл.-магн. ускоренииплазмы скорость истечения существенно превосходит тепловую скорость, характернуюдля хим. (тепловых) ракетных двигателей, что в соответствии с ф-лой Мещерского- Циолковского (см. Механика тел переменной массы )расширяет диапазондостижимых характеристич. скоростей и увеличивает долю полезной нагрузкина космич. летат. корабле (КЛА). П. д. функционируют на борту КЛА в условияхневесомости либо очень малых гравитац. полей. П. д. имеют малую тягу (10-2- 10-1 Н), работают длит. время (103 ч) при большом числе включений. С учётом огранич. возможностей совр. космич. <энергетики осн. критериями оптимизации П. д. являются весовые и габаритныехарактеристики электроракетных двигат. установок (ЭРДУ), ресурс их работы, <энергетич. цена тяги ( и- скорость истечения,= Fu/2N - тяговый кпд, где F - тяга, N - потребляемаяэлектрич. мощность), уменьшающаяся при заданной скорости истечения по мерероста
Использование П. д. (ЭРД) дает возможностьпрецизионно установить требуемые параметры орбиты КЛА, поддерживать ихнеизменными и осуществлять перевод КЛА с одной траектории на другую.
Интенсивная разработка П. д. началасьв кон. 1950-х гг. В качестве прототипов П. д. рассматривались все схемыплазменных ускорителей. Однако до сих пор применяются только два типа П. <д.: эрозионный импульсный П. д. (ИПД) и стационарный (неимпульсный) П. <д. (СПД). В эрозионных ИПД электрич. разряд развивается вдоль поверхностирабочего вещества (типа фторпласта, напр. тефлона), к-рое испаряется, частичноионизуется, и образовавшаяся плазма термически ускоряется. С помощью такихП. д. создаются регулярные малые, точно дозированные импульсы тяги, недостижимыепри работе ракетных двигателей др. типов. Первый ИПД создан в СССР в 1930.В космич. условиях эрозионные ИПД впервые были успешно испытаны в 1964на борту советской межпланетной космич. станции "Зонд-2". ЭРДУ с четырьмяэрозионными ИПД (рис.) функционировала с 1968 в течение более чем 2 летна борту американского спутника связи LES-6, поддерживая параметры егоорбиты. Чтобы удержать разряд в одном месте, брусок тефлона 1 закреплёнс одной стороны буртиком (выступом) 6, с другой - пружиной 8, к-рая подаёт брусок вперёд по море его выгорания. Запасаемая энергия1,85 Дж, унос вещества за разряд 10-8 кг, скорость истечения3 км/с. Двигатель рассчитан на 12 х 106 разрядов с импульсом2 х 10-5 Н/с.
Схема эрозионного импульсного плазменногодвигателя спутника LES-6: 1 — брусок тефлона; 2 — катод;3 — анод; 4 — струя плазмы; 5 — устройство для поджига разряда;6- буртик; 7 — конденсатор; 8 — пружина подачи.
СПД — исторически сложившееся, не оченьудачное название двигат. варианта плазменного ускорителя с замкнутым дрейфомэлектронов и протяжённой зоной ускорения. Эти двигатели могут работатьдлит. время в пост. режиме. ЭРДУ с двумя СПД, работавшими на ксеноне, каждыймощностью 400 Вт, скоростью истечения ~10 км/с и тягой — 2 х 10-2 Н впервые функционировала на борту советского ИСЗ «Метеор» в 1972. С еёпомощью за 170 ч работы высота орбиты ИСЗ изменилась на 17 км, и спутникбыл установлен на геосинхронную орбиту. В дальнейшем ЭРДУ с ксеноновымиСПД были включены в состав советских спутников серии «Метеор — природа»,они регулярно выводятся в космос на борту спутников связи, в т. ч. ретрансляторов, <для коррекции и поддержания параметров орбиты.
Лит.: Гильзин К. А., Электрическиемежпланетные корабли, 2 изд., М., 1970; Морозов А. И., Шубин А. П., Космическиеэлектрорсактивные двигатели, М., 1975; Гришин С. Д., Лесков Л. В., КозловН. П., Электрические ракетные двигатели, М., 1975.
А. П. Шубин.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.
Главный редактор А. М. Прохоров.
1988.
Источник: //dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/1980/ПЛАЗМЕННЫЕ