Inventory number IRN Number of state registration
0321РК00897 AP08053373-KC-21 0120РК00081
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 1
International publications: 0 Publications Web of science: 0 Publications Scopus: 0
Patents Amount of funding Code of the program
0 17115148.91 AP08053373
Name of work
Научно-технические основы создания импульсного плазменного двигателя на твердом топливе для малогабаритных космических аппаратов
Type of work Source of funding Report authors
Fundamental Досболаев Мерлан Қылышұлы
0
5
2
0
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Некоммерческое акционерное общество "Казахский национальный университет имени аль-Фараби"
Abbreviated name of the service recipient НАО "КазНУ им. аль-Фараби"
Abstract

Объектом исследования является модель коаксиального импульсного плазменного двигателя (ИПД) с графитовым электродом, расходующегося в качестве твердого топлива.

Зерттеу объектісі қатты отын ретінде шығындалатын графит электроды бар коаксиалды импульсті плазмалық қозғалтқыш (ИПҚ) моделі.

Целью работы является экспериментальное исследование электрических и структурных свойств импульсной плазмы на твердом топливе, а также изучение процессов образования и ускорения плазменного потока в разрядном канале ИПД для использования его в качестве устройства для корректировки траектории и управления движением малых космических аппаратов (МКА).

Жұмыстың мақсаты қатты отынды импульстік плазманың электрлік және құрылымдық қасиеттерін экспериментте зерттеу, сондай-ақ көлемі шағын ғарыш аппараттарының (ШҒА) траекториясын түзету және қозғалысын басқару үшін қолданылатын ИПҚ-тың разрядтық каналында плазмалық ағынның пайда болу және үдеу процестерін зерттеу болып табылады.

Трансформатор тока (пояс Роговского), высокоскоростная CMOS видеокамера Phantom VEO710S, метод тройного электрического зондирования плазмы, четырехканальный цифровой осциллограф LeCroy WaveJet 354A, линейный дифракционный спектрометр Solar «S-100».

Ток трансформаторы (Роговский белдігі), жоғары жылдамдықты Phantom VEO710S CMOS видеокамерасы, плазманы үшэлектродты электрлік зонд көмегімен диагностика жасау әдісі, LeCroy WaveJet 354A төрт арналы сандық осциллографы, Solar «S-100» сызықты дифракциялық спектрометрі.

Поясом Роговского были получены электрические характеристики модели коаксиального ИПД на твердом топливе: осциллограммы тока, графики зависимости разрядного тока от напряжения, приложенного к конденсаторной батарее и поджигающему графитовому электроду. Высокоскоростной камерой были получены мгновенные кадры процессов образования плазменного канала (перемычки) и ускорения плазменного потока в межэлектродном зазоре. По смещению фронта потока, зафиксированного в разные моменты времени в двух последующих кадрах, была рассчитана его скорость, она составляет 27,8 км/сек. Был проведен оптико-спектроскопический анализ импульсной плазмы в ИПД с дифракционным спектрометром. В результате, были получены эмиссионные спектры свечения плазмы. Спектральные линии атомов меди, кислорода и углерода были обнаружены в спектрах. Их появление связано со следующими процессами: эрозией и испарением материалов электродов, в том числе и графитового электрода (твердого топлива), возбуждением атомов остаточного воздуха во время зажигания искрового и основного разряда (плазмы). Также тройным электрическим зондом были исследованы энергетические характеристики импульсной плазмы, как концентрация и температура электронов. Новизна этой работы заключается в разработке испытательного экспериментального стенда коаксиального импульсного плазменного двигателя на твердом топливе, предназначенного для поддержания и коррекции орбиты МКА в лабораторных условиях и определение его оптимальных рабочих характеристик.

Роговский белігімен қатты отындағы коаксиалды ИПҚ моделінің электрлік сипаттамаларын алды: ток осциллограммасы, разрядтық токтың конденсатор батареясына және тұтандырғыш графит электродына түсірілген кернеуге тәуелділік графигі. Жоғары жылдамдықты камерамен плазмалық каналдың пайда болуы және электродтар арасында үдеуі сынды процестерінің лездік кадрлары алынды. Екі кадрда, әр түрлі уақытта белгіленген плазмалық ағынның алдыңғы фронтының ығысуымен оның жылдамдығы есептелді, ол 27,8 км/сек құрайды. Дифракциялық спектрометрмен ИПҚ-тағы импульстік плазмаға оптикалық-спектроскопиялық талдау жүргізілді. Нәтижесінде плазманың эмиссиялық спектрлері алынды. Спектрлерде мыс, оттегі және көміртек атомдарының спектрлік сызықтары табылды. Олардың пайда болуы келесі процестермен байланысты: электрод материалдарының, соның ішінде графит электродының (қатты отынның) эрозиясы мен булануы, ұшқын мен негізгі разрядтың (плазманың) тұтануы кезінде қалдық ауа атомдарының қозуы. Сондай-ақ, үшэлектродты электрлік зондымен импульстік плазманың энергия сипаттамалары, электрондардың концентрациясы мен температурасы зерттелді. Бұл жұмыстың жаңалығы ШҒА орбитасын зертханалық жағдайда ұстап тұруға және түзетуге және оның оңтайлы жұмыс сипаттамаларын анықтауға арналған қатты отындағы коаксиалды импульсті плазмалық қозғалтқыштың эксперименттік стендін жасау болып табылады.

Разработка и оптимизация отдельных узлов ИПД для улучшения рабочих характеристик плазменных реактивных двигателей импульсного действия (уменьшение удельного веса, увеличение числа, частоты и повторяемости импульсов, тягово-энергетических параметров), и отработка методов, устройств диагностики динамической плазмы в ускорителях и исследования ее динамики, электрических, энергетических и структурных характеристик.

Импульстік режимде жұмыс жасайтын плазмалық реактивті қозғалтқыштардың жұмыс сипаттамаларын жақсарту үшін (меншікті салмағын азайту, импульстардың санын, жиілігін және қайталануын, тарту-энергетикалық параметрлерді арттыру) ИПҚ-тың жекелеген тораптарын әзірлеу және оңтайландыру, үдеткіштерде динамикалық плазманы диагностикалау әдістерін, құрылғыларын жетілдіру және оның динамикасын, электрлік, энергетикалық және құрылымдық сипаттамаларын зерттеу.

Рассматривается вопрос и перспектива расширения функциональных возможностей: коррекция орбиты, траектории и управление движением МКА на основе плазменных реактивных двигателей импульсного действия, обеспечивающих малую инерционность, наиболее высокую дозировку импульса и достаточно высокий рабочий ресурс.

Функционалдық мүмкіндіктерді кеңейту мәселесі де қарастырылуда: кіші инерцияны, импульстің неғұрлым жоғары дозасын және жеткілікті жоғары жұмыс ресурсын қамтамасыз ететін импульстік режимде жұмыс жасайтын плазмалық реактивті қозғалтқыштардың негізінде орбитаны, траекторияны түзету және ШҒА қозғалысын басқару.

Наземно-космическая инфраструктура, ракетно-космическая техника, физика и техника электрореактивных двигателей.

Жер үсті және ғарыш инфрақұрылымы, ғарыштық-зымыран техникасы, электр реактивті қозғалтқыштардың физикасы мен техникасы.

UDC indices
533.9.07; 533.9.07; 629.7.036.72
International classifier codes
29.27.39; 29.27.51; 89.23.31; 29.27.07; 29.03.35;
Key words in Russian
Импульсный плазменный поток; Диагностика плазменного потока; Импульсный плазменный двигатель; Получение плазмы; Вакуумный газовый разряд;
Key words in Kazakh
Импульсті плазмалық ағын; Плазмалық ағын диагностикасы; Импульсті плазмалық қозғалтқыш; Плазманы алу; Вакуумды газдық разряд;
Head of the organization Лаврищев Олег Апександрович кандидат физ.мат. наук / доцент
Head of work Досболаев Мерлан Қылышұлы Кандидат физико-математических наук / Доцент