Использование плазмы для получения реактивной тяги – F03H 1/00

Изобретение относится к плазменному маневровому реактивному двигателю на основе эффекта Холла, используемому для перемещения спутников с помощью электричества. Плазменный реактивный двигатель на основе эффекта Холла содержит основной кольцевой канал ионизации и ускорения. Канал имеет открытый выходной конец. Двигатель также содержит, по меньшей мере, один катод, кольцевой анод, трубопровод с распределителем для подачи способного к ионизации газа в основной кольцевой канал и магнитную цепь для создания магнитного поля в основном кольцевом канале. Анод концентричен основному кольцевому каналу. Основной кольцевой канал содержит расположенные вблизи открытого выходного конца участок внутренней кольцевой стенки и участок наружной кольцевой стенки. Каждый из указанных участков содержит пакет расположенных рядом друг с другом проводящих или полупроводящих колец в виде пластин. Пластины разделены тонкими слоями изолирующего материала. Техническим результатом является устранение указанных в описании недостатков и, в частности, повышение долговечности плазменных реактивных двигателей на основе эффекта Холла при сохранении высокого уровня их энергетической эффективности. 9 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), использующих в своем составе катоды. Технический результат-повышение ресурса и надежности работы катода при больших токах разряда путем выравнивания температур эмитирующих электроны элементов и обеспечения равномерности распределения рабочего тела по этим элементам. Катод плазменного ускорителя по первому варианту содержит полые эмитирующие электроны элементы, трубопровод с каналами для подачи рабочего тела к полым эмитирующим электроны элементам, единый теплопровод, охватывающий с внешней стороны каждый из полых эмитирующих электроны элементов, выполненных в виде тела вращения. Материал теплопровода имеет коэффициент теплопроводности не ниже коэффициента теплопроводности материала этих элементов. Каждый из полых эмитирующих электроны элементов присоединен к отдельному каналу трубопровода, а в каждом канале со стороны подачи рабочего тела установлен дроссель, причем поперечные сечения отверстий дросселей выполнены одинаковыми.Во втором варианте изобретения единый теплопровод охватывает и с внешней стороны по всей длине образующей и по выходному торцу каждый из полых эмитирующих электроны элементов, выполненных в виде тела вращения. В выходном торце единого теплопровода выполнены отверстия, оси которых совпадают с осями полых эмитирующих электроны элементов, причем проходные сечения отверстий в едином теплопроводе не больше проходных сечений отверстий в полых эмитирующих электроны элементах.2 н.п. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области электрореактивных двигателей, а именно к классу плазменных ускорителей (холловских, ионных), использующих в своем составе катоды. При необходимости оно может быть использовано также в смежных областях техники, например, при проведении испытаний катодов для источников плазмы или катодов для сильноточных плазменных двигателей. Способ ускоренных испытаний катодов плазменных двигателей включает проведение автономных огневых испытаний катода, осуществление многократных включений катода, измерение его базовых параметров деградации, проведение испытаний в форсированном режиме работы катода. Испытания разбивают на этапы. При выполнении каждого этапа производят форсирование одного из факторов деградации катода при одновременном воздействии на катод всех остальных факторов деградации в эксплуатационном режиме. Форсирование каждого из факторов деградации осуществляют по меньшей мере один раз. Техническим результатом группы изобретения является осуществление комплексного учета воздействия всех базовых факторов деградации катода при проведении ускоренных ресурсных испытаний, существенное сокращение времени проведения ресурсных испытаний катода и обеспечение возможности исследования воздействия каждого фактора деградации на ресурсные характеристики катода. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к реактивным средствам перемещения преимущественно в свободном космическом пространстве. Предлагаемое средство перемещения содержит корпус (1), полезную нагрузку (2), систему управления и не менее одной кольцевой системы сверхпроводящих фокусирующе-отклоняющих магнитов (3). Каждый магнит (3) прикреплен к корпусу (1) силовым элементом (4). Предпочтительно использовать две описанных кольцевых системы, расположенных в параллельных плоскостях («друг над другом»). Каждая кольцевая система предназначена для длительного хранения циркулирующего в ней потока (5) высокоэнергичных электрически заряженных частиц (релятивистских протонов). Потоки в кольцевых системах взаимно противоположны и вводятся в эти системы перед полетом (на орбите старта). К выходу одного из магнитов (3) «верхней» кольцевой системы прикреплено устройство (6) для выведения части потока (7) во внешнее космическое пространство. Аналогично производится выведение части потока (9) через устройство (8) одного из магнитов «нижней» кольцевой системы. Потоки (7) и (9) создают реактивную тягу. Устройства (6) и (8) могут быть выполнены в виде отклоняющей магнитной системы, нейтрализатора электрического заряда потока или ондулятора. Техническим результатом изобретения является увеличение энергоотдачи рабочего тела, создающего тягу. 1 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пучковым технологиям и может быть использовано для компенсации (нейтрализации) пространственного заряда пучка положительных ионов электроракетных двигателей, в частности, для применения в двигательных установках микро- и наноспутников. Способ нейтрализации объемного заряда ионного потока электроракетной двигательной установки путем эмиссии электронов множественными автоэмиссионными источниками. Источники расположены вокруг каждого из электроракетных двигателей указанной установки. Управление токами эмиссии отдельных автоэмиссионных источников или групп указанных множественных автоэмиссионных источников производят независимо друг от друга. Техническим результатом является снижение расхода рабочего тела ЭРД, в том числе многорежимного ЭРД или многодвигательной установки, обеспечение минимального времени выхода на рабочий режим нейтрализации и быстрого переключения электронного тока согласовано с режимом работы такого ЭРД, оптимизирование транспорта электронов в область нейтрализации с тем, чтобы уменьшить расходимость ионного пучка

или отклонения его, изменяя таким образом направление ионной тяги. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к космической технике, к классу электрореактивных двигателей и предназначено для управления движением космических аппаратов малой (до 5 Н) тягой. Циклотронный плазменный двигатель содержит корпус плазменного ускорителя, соленоиды (катушки индуктивности), электрическую цепь с катодами-компенсаторами. При этом содержится автономный источник ионов, разделитель потоков электронов и ионов. Плазменный ускоритель представляет собой асинхронный циклотрон. Циклотрон разделен вдоль на дуанты двумя соосными парами параллельных сеток с зазорами. Дуанты создают однородные, равные и постоянные ускоряющие электрические поля взаимно противоположного направления векторов напряженности. Циклотрон имеет по числу основных направлений создания тяги выходные каналы плазменного ускорителя - основные переходники-ферромагнетики с катушками индуктивности. Выходные прямые газовые диэлектрические каналы двигателя соединены с основными переходниками через пропускные электроклапаны. Эти каналы соединены между собой переходниками-ферромагнетиками с катушками индуктивности. Техническим результатом является увеличение удельного импульса тяги с сохранением и возможным уменьшением массогабаритных характеристик двигательных установок на космических аппаратах при относительно невысокой мощности энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться в импульсных плазменных ускорителях, применяемых, в частности, в качестве электроракетных двигателей. Катод (1) и анод (2) эрозионного импульсного плазменного ускорителя (ЭИПУ) имеют плоскую форму. Между разрядными электродами (1 и 2) установлены две диэлектрические шашки (4), выполненные из абляционного материала. Торцевой изолятор (6) установлен между разрядными электродами в области размещения диэлектрических шашек (4). Устройство (9) инициирования электрического разряда подключено к электродам (8). Емкостный накопитель энергии (3) системы электропитания подключен через токоподводы к разрядным электродам (1 и 2). Разрядный канал ЭИПУ образован поверхностями разрядных электродов (1 и 2), торцевого изолятора (б) и торцевых частей диэлектрических шашек (4). Разрядный канал выполнен с двумя взаимно перпендикулярными срединными плоскостями. Разрядные электроды (1 и 2) установлены симметрично относительно первой срединной плоскости. Диэлектрические шашки (4) установлены симметрично относительно второй срединной плоскости. Касательная к поверхности торцевого изолятора (6), обращенной к разрядному каналу, направлена под углом от 87° до 45° относительно первой срединной плоскости разрядного канала. В торцевом изоляторе (6) выполнено углубление (7) с прямоугольным поперечным сечением. В углублении (7) со стороны катода (1) расположены электроды (8). Касательная к фронтальной поверхности углубления (7) направлена под углом от 87° до 45° относительно первой срединной плоскости разрядного канала. Углубление (7) вдоль поверхности торцевого изолятора (6) имеет форму трапеции. Большее основание трапеции расположено у поверхности анода (2). Меньшее основание трапеции расположено у поверхности катода (1). На поверхности торцевого изолятора (6) выполнены три прямолинейные канавки, ориентированные параллельно поверхностям разрядных электродов (1 и 2). Технический результат заключается в увеличении ресурса, повышении надежности, тяговой эффективности, эффективности использования рабочего вещества и стабильности тяговых характеристик ЭИПУ за счет равномерного испарения рабочего вещества с рабочей поверхности диэлектрических шашек. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области плазменных двигателей. Устройство содержит, по меньшей мере: один главный кольцевой канал (21) ионизации и ускорения, при этом кольцевой канал (21) имеет открытый конец, анод (26), находящийся внутри канала (21), катод (30), находящийся снаружи канала на его выходе, магнитную цепь (4) для создания магнитного поля в части кольцевого канала (21). Магнитная цепь содержит, по меньшей мере, кольцевую внутреннюю стенку (22), кольцевую наружную стенку (23) и дно (8), соединяющее внутреннюю (22) и наружную (23) стенки и образующее выходную часть магнитной цепи (4), при этом магнитная цепь (4) выполнена с возможностью создания на выходе кольцевого канала (21) магнитного поля, не зависящего от азимута. Технический результат - повышение вероятности ионизирующих столкновений между электронами и атомами инертного газа. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электроракетному двигателю с замкнутым дрейфом электронов. Электроракетный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит основной кольцевой ионизационный и ускорительный канал, по меньшей мере, один полый катод, кольцеобразный анод, трубку с коллектором для питания анода ионизируемым газом, и магнитную цепь для создания магнитного поля в основном кольцевом канале. Основной кольцевой канал образован вокруг оси ЭРД. Анод концентричен указанному основному кольцевому каналу. Магнитная цепь содержит, по меньшей мере, один аксиальный магнитопровод, окруженный первой катушкой и внутренним тыльным полюсным наконечником, образующим тело вращения, и несколько наружных магнитопроводов, окруженных наружными катушками. Указанная магнитная цепь дополнительно содержит по существу радиальный, наружный, первый полюсный наконечник, образующий вогнутую внутреннюю периферическую поверхность, и по существу радиальный, внутренний, второй полюсный наконечник, образующий выпуклую наружную периферическую поверхность. Указанные периферические поверхности представляют собой соответственным образом откорректированные профили. Эти профили отличаются от круговых цилиндрических поверхностей с целью образования между ними зазора переменной ширины. Максимальная величина зазора имеет место на участках, совпадающих с местоположением наружных катушек. Минимальная величина зазора имеет место на участках, расположенных между указанными наружными катушками, так чтобы создавалось равномерное радиальное магнитное поле. Техническим результатом является создание ЭРД высокой мощности с замкнутым дрейфом электронов, в котором одновременно реализовано хорошее охлаждение основного кольцевого канала, в указанном канале получено равномерное радиальное магнитное поле, и минимизирована длина провода, необходимого для обмоток, и минимизирована масса обмоток. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей. В модели стационарного плазменного двигателя (СПД), содержащей кольцевую диэлектрическую разрядную камеру, с расположенным внутри нее кольцевым анодом-газораспределителем, магнитную систему и катод, внутри его разрядной камеры установлен дополнительный газораспределитель, выполненный в виде кольца, пристыкованного через изолятор к аноду-газораспределителю. В указанном кольце выполнены соосные глухие отверстия, равномерно расположенные по азимуту, каждое из которых закрыто крышкой, имеющей сквозное калиброванное отверстие. Каждое из глухих отверстий с крышкой образует емкость, наполненную кристаллическим йодом, причем дополнительный газораспределитель установлен внутри разрядной камеры так, что его калиброванные отверстия обращены к аноду-газораспределителю. Технический результат - возможность определения принципиальной возможности работы СПД на рабочем теле - йод - при минимальных доработках самого двигателя и исключении специальной системы подачи йода и нагревателей тракта подачи, что значительно сокращает средства и время, необходимые для первого этапа исследования работоспособности и характеристик стационарного плазменного двигателя на кристаллическом йоде. 2 ил.

Изобретение относится к электрореактивным двигателям, использующим электронно-детонационный тип разряда. Двигатель состоит из анода и катода с разрядным промежутком между ними, заполненным жидким рабочим телом в виде пленки. Электроды анод и катод выполнены из магнитомягкого материала, а источник магнитного поля электрически изолирован от электродов магнитопроводами типа феррит. Изобретение позволяет повысить удельные характеристики и кпд двигателя. 1 ил.

Способ управления обтеканием летательного аппарата характеризуется тем, что вблизи аэродинамической поверхности летательного аппарата периодически создают автоэмиссионные электроны плотностью более 1000 А/м² при напряженности электрического поля не менее 1 В/мкм, генерируют отрицательно заряженные ионы кислорода воздуха, ускоряют их электрическим полем распределенной по аэродинамической поверхности секционированной электродной системы, и формируют поток ионизированного воздуха в окрестности аэродинамической поверхности и подъемную силу, действующую на летательный аппарат. Изобретение направлено на повышение энергоэффективности летательного аппарата. 2 ил.

Изобретения относятся к системе терморегулирования и ее использованию, в частности, в составе электроракетного двигателя. Устройство для отвода тепла содержит излучающие ребра (SS), выполненные заодно с кожухом (SM), и теплопроводящую систему (ТС). ТС изготовлена в основном из гиперэвтектического сплава Al-Si и содержит кольцевые элементы (LM) и (LP). Элементы (LP) соединены с полюсными наконечниками (PR), а элементы (LM) - с постоянными магнитами (MR). В местах этих и других соединений могут быть расположены теплопроводящие слои из более магнитомягкого материала (например, золота). Коэффициент теплового расширения элементов ТС отличается менее чем на 10% 30% от такового для несушей системы (полюсных наконечников и постоянных магнитов). На поверхности магнитов (MR), обращенных к стенке (KW) камеры, нанесено отражательное покрытие (RE), уменьшающее теплопередачу от стенки камеры к магнитопроводу. Покрытие (например, из золота) прерывается в продольном направлении у полюсных наконечников (PR). При работе ионного ускорителя стенка (KW) камеры нагревается и излучает тепло наружу в направлении магнитной системы. Тепло, поглощаемое магнитной системой, передается через магниты (MR), полюсные наконечники (PR) и ТС (элементы LP, РМ) на кожух (SM) и далее излучается ребрами (SS) в космическое пространство.

Технический результат изобретений состоит в достижении долговечного, механически прочного прилегания стыков теплопроводящих элементов друг к другу - для обеспечения хорошей теплопередачи в радиальном направлении, а в итоге - в создании более совершенных устройства для отвода тепловых потерь и ионного ускорителя с таким устройством. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

Мультипликатор инжекторного ускорителя (МИУ) состоит из тела вращения, капсуловидной полой конструкции, из легких, прочных, жаростойких сплавов металла. Вальцованные обечайки сварены во фрагменты, полученные конструкторским сечением плоскостями, перпендикулярными к оси устройства МИУ. Обечайки соединены между собой через кольцевые стяжные ребра жесткости путем стяжки их через высокопрочные болтовые соединения. Устройство крепится через жесткое крепление сзади за сопловым аппаратом реактивного двигателя и взаимодействует с ним в виде многоступенчатой (пять ступеней и более) конструкции последовательно соединенных камер с инжекторными сопряжениями. Камеры охвачены мощными электромагнитами (соленоидами) с установленными ионизаторами на входных диффузорах МИУ. Обеспечивается частичный возврат газовоздушной смеси и повторное прохождение в инжекторные сопряжения через каналы полости. Повышается сила тяги реактивного двигателя и эффективность использования топлива за счет более высокой скорости истечения реактивной струи. 6 ил.

Изобретение относится к воздушному транспорту с вертикальным взлетом и посадкой. Аппарат содержит корпус в виде летающей тарелки с верхней и нижней аэродинамическими поверхностями, силовую установку и средства взлета/посадки, энергопитания, коммуникации и управления. Силовая установка выполнена в виде распределенной по аэродинамической поверхности секционированной электродной системы с устройствами автоэмиссии электронов, генерации и ускорения отрицательно заряженных ионов кислорода воздуха, соединенной со средствами энергопитания, состоящими из топливных элементов и панелей солнечных батарей, размещенных в корпусе и на его поверхности. Устройство автоэмиссии электронов и топливные элементы выполнены на основе углеродных нанотрубок. Отношение шага между электродами электродной системы силовой установки к длине свободного пробега частиц окружающего воздуха составляет примерно 50. Изобретение направлено на улучшение массогабаритных характеристик и топливной эффективности летательного аппарата. 1 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и может использоваться при разработке плазменных ускорителей с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения (УЗДЭ). УЗДЭ содержит разрядную камеру (1) с наружной (2) и внутренней (3) диэлектрическими стенками. Стенки (2 и 3) образуют замкнутый в азимутальном направлении ускорительный канал с закрытой торцевой частью и открытой выходной частью. Анод-газораспределитель (4) установлен в ускорительном канале со стороны его закрытой торцевой части. Катод-компенсатор размещен за срезом ускорительного канала. Источники магнитодвижущей силы выполнены в виде электромагнитных катушек намагничивания (5, 6). Магнитопровод состоит из магнитопроводящих элементов (7) и сердечников (8 и 9). Наружный (10) и внутренний (11) магнитные экраны, выполненные из магнитомягкого материала, расположены с внешних сторон стенок (2 и 3) и окружают ускорительный канал со стороны его закрытой части. Наружные и внутренние магнитные плюса (12, 13, 14, 15) замкнуты в азимутальном направлении и расположены с внешних сторон стенок (2 и 3). Полюса разделены на две пары, каждая из которых образует межполюсный зазор. Полюса (12 и 13) первой пары образуют первый межполюсный зазор у среза ускорительного канала. Полюса (14 и 15) второй пары образуют второй межполюсный зазор в области между анодом-газраспределителем (4) и срезом ускорительного канала. Полюса (14 и 15) второй пары установлены с образованием зазоров относительно полюсов (12 и 13) первой пары и относительно магнитных экранов (10 и 11). Протяженность полюсов (14 и 15) второй пары составляет не менее половины ширины ускорительного канала.

Торцевые плоскости полюсов (14 и 15) со стороны среза канала совпадают с плоскостью поперечного сечения ускорительного канала, проходящей через зазор между торцевыми плоскостями магнитных экранов (10 и 11) и магнитных полюсов (12 и 13) первой пары. Технический результат - уменьшение потока ускоренных ионов, направленных на стенки разрядной камеры, и за счет этого повышение тяговой эффективности и увеличение ресурса УЗДЭ. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ионному ускорителю в качестве приводного устройства космического летательного аппарата. Ионный ускоритель содержит устройство для уменьшения воздействия положительно заряженных ионов на участок поверхности, ионизационную камеру и устройство для ионизации рабочего газа. Рабочий газ подается в ионизационную камеру. Также ионный ускоритель содержит электроды для электростатического ускорения образовавшихся ионов с помощью статического поля высокого напряжения и их испускания в виде плазменного пучка из выходного отверстия для пучка ионизационной камеры. Предусмотрена экранирующая поверхность. Экранирующая поверхность расположена с боковым смещением относительно выходного отверстия и окружает его. Также экранированная поверхность обращена к испускаемому плазменному пучку. Во время работы ионного ускорителя экранированная поверхность пространственно расположена между испускаемым плазменным пучком и элементами с потенциалом массы. Элементами являются внешние поверхности космического летательного аппарата с потенциалом массы. Экранированная поверхность имеет электрический потенциал, отделенный от потенциала массы космического летательного аппарата. Техническим результатом является уменьшение повреждений поверхностей, подверженных воздействию ионов. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано в качестве двигателя и источника электроэнергии для аэрокосмических транспортных средств и аппаратов. Плазменно-реактивный электродинамический двигатель содержит ускоритель заряженных частиц и взаимозамещаемые диффузор-конфузор. Двигатель включает электродуговой плазмотрон с анодом и катодом, управляющие и ускоряющие электроды электрического поля, электронные мембраны, поляризующиеся электроды, резонансные цепи конденсаторов, распределители напряжения, магнитопровод. На магнитопроводе выполнены обмотки - первичная со средней точкой, соединенной с массой двигателя, обмотка катионного напряжения, обмотка электрической дуги и токовая обмотка. Также в зазоре магнитопровода установлен якорь. Якорь жестко соединен с корпусом аппарата. Магнитопровод содержит трехпозиционный переключатель, бортовой источник электроэнергии, преобразователь напряжения электрической дуги, ускоритель заряженных частиц. Ускоритель заряженных частиц состоит из преобразователя катионного напряжения и электродов ускорителя катионов, диафрагмы, блока управления диафрагмами и бортового компьютера с электронной программой управления двигателем. Описана взаимосвязь конструктивных элементов ускорителя заряженных частиц. Техническим результатом является увеличение срока работы и радиуса действия аэрокосмического аппарата, устранение радиационной опасности для персонала и окружающей среды. 1 ил.

Группа изобретений относится к технике создания ракетных двигателей и может быть использована для орбитальных и аэрокосмических аппаратов. Способ организации рабочего процесса в лазерном ракетном двигателе включает подачу в камеру поглощения рабочего тела, создание в ней плазменного ядра путем фокусирования лазерного луча и инициирования непрерывного оптического разряда, нагрев рабочего тела, которое обтекает плазменное ядро и, истекая из сверхзвукового сопла, создает плазменную струю. При длиннофокусной оптической системе инициируют последовательно, по меньшей мере, два непрерывных оптических разряда, при этом первый оптический разряд инициируют в фокусе лазерного луча, а последующие - в следе плазмы по оси излучения путем подачи в нее источников ионов металла. Имеется также лазерный ракетный двигатель, реализующий предлагаемый способ, включающий источник лазерного излучения, систему поворотных и фокусирующих зеркал, камеру поглощения с фокусирующей линзой, сопло, систему подвода рабочего тела в камеру поглощения, отличающийся тем, что в фокусе длиннофокусной линзы и последовательно по оси камеры поглощения расположены, по меньшей мере, два конца проволоки из легкоионизируемого металла. Группа изобретений позволяет существенно увеличить удельный импульс и КПД лазерного ракетного двигателя и ресурс его работы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к космической технике, в частности к электрореактивным двигателям и двигательным установкам (ЭРД и ЭРДУ), созданным на базе ускорителей с замкнутым дрейфом электронов, называемых стационарными плазменными холловскими двигателями, и может быть использовано для повышения эффективности и стабильности характеристик при эксплуатации ЭРД и ЭРДУ. Технический результат заключается в повышении стабильности характеристик стационарного плазменного двигателя при его космической эксплуатации и наземной отработке за счет устранения продуктов эрозии (пленок), осажденных на рабочей части ускорительного канала. Очистка рабочей части ускорительного канала стационарного плазменного двигателя от продуктов эрозии осуществляется путем увеличения радиальной составляющей индукции магнитного поля в ускорительном канале до величины В=(1,2-1,5)В _оп, где В_оп - оптимальная величина радиальной составляющей индукции магнитного поля в ускорительном канале, при которой ток разряда достигает минимального значения. При этом величину разрядного тока поддерживают на номинальном уровне, а величину разрядного напряжения либо поддерживают на номинальном уровне, либо увеличивают до величины, не нарушающей работоспособность двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к области реактивных двигательных установок, а именно к ракетным двигателям, и предназначено для управления малыми космическими аппаратами. Способ организации рабочего процесса в лазерном ракетном двигателе включает подачу в камеру поглощения рабочего тела, создание в ней плазменного ядра, его непрерывную стабилизацию и нагрев рабочего тела. Плазменное ядро создают путем фокусирования лазерного излучения и инициирования оптического разряда за счет поглощения лазерного излучения. Рабочее тело нагревается при обтекании плазменного ядра и истекает из сверхзвукового сопла, образуя реактивную струю. Прошедшее через плазму непоглощенное лазерное излучение перефокусируют в приосевую область камеры поглощения путем отражения от поверхности стенок дозвуковой части сопла. Лазерный ракетный двигатель содержит систему отражающих зеркал, фокусирующую систему, камеру поглощения, систему подачи рабочего тела, сверхзвуковое сопло и тракт охлаждения. Внутренняя поверхность дозвуковой части сопла выполнена вогнутой из материала, отражающего лазерное излучение. Изобретение позволяет повысить КПД лазерного ракетного двигателя. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано в области космической техники при создании стационарных плазменных двигателей, а также в вакуумно-плазменных технологиях. В заявленном устройстве использование разрядной камеры из диэлектрика совмещено с использованием широкополосного одномодового СВЧ-трансформатора СВЧ-колебаний. При этом модулятор частоты СВЧ-колебаний применяется в совокупности с измерительным зондом, причем согласование фазы электромагнитных колебаний обеспечивается возможностью перемещения колец магнитной системы вдоль образующей внешней поверхности разрядной камеры. Заявленное устройство характеризуется наличием твердотельного источника нейтральных частиц РВ. Техническим результатом является повышение стабильности параметров и плотности потока плазмы, устранение потерь ионов рабочего вещества и снижение потерь мощности, что влияет на увеличение КПД устройства, а также повышение однородности потока плазмы в радиальном направлении. 1 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиями и может использоваться в импульсных плазменных ускорителях, применяемых, в частности, в качестве электроракетных двигателей. Ускорение плазменных потоков производится с помощью импульсного плазменного ускорителя, содержащего катод (1) и анод (2), между которыми установлен разделительный торцевой изолятор (3) и диэлектрические шашки (5), выполненные из абляционного материала. В процессе работы ускорителя осуществляют предварительный нагрев рабочих поверхностей диэлектрических шашек (5), обращенных к разрядному каналу (4). После предварительного нагрева диэлектрических шашек до рабочего уровня температуры ускорителя на катод (1) и анод (2) подается напряжение от емкостного накопителя энергии (6) и осуществляется периодическое зажигание электрического разряда между разрядными электродами с помощью устройства (7) инициации разряда. Диэлектрические шашки (5) перемещают в разрядный канал (4) по мере испарения абляционного материала с рабочих поверхностей диэлектрических шашек (5). Технический результат - повышение тяговой эффективности плазменного ускорителя. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги имеет главную камеру, образованную внутри трубы. Труба имеет продольную ось, определяющую ось тяги. Инжектор вводит ионизируемый газ в трубу на одном конце главной камеры. Ионизатор ионизирует введенный газ в главной камере. Первый генератор магнитного поля и генератор электромагнитного поля создают ускоряющее поле пондеромоторной силы, обусловленной магнитными полями, после ионизатора вдоль направления тяги по оси. Ракетный двигатель малой тяги ионизирует газ и затем ускоряет электроны и ионы под действием пондеромоторной силы, обусловленной магнитными полями. Изобретение позволяет повысить скорость истечения реактивной струи при выбросе массы и, соответственно, КПД ракетного двигателя. 25 н. и 46 з.п. ф-лы, 40 ил.

Использование: в области плазменной техники, а именно к их системам подачи рабочего тела, и может быть использовано в пневматических трактах доставки самых разнообразных газообразных рабочих тел (РТ) плазменным ускорителям или двигателям на их основе, а также в технологических источниках плазмы, применяемых для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов в вакууме. Технический результат - повышение надежности высоковольтной газоэлектрической развязки, концы которой при работе имеют большую разность потенциалов, функционирующую в широком диапазоне расходов газообразного рабочего тела и повышенных тепловых воздействиях, а также снижение гидравлических потерь потока РТ и трудоемкости изготовления. В высоковольтной газоэлектрической развязке тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, содержащей, по меньшей мере, два изолятора с каналами прохода рабочего тела, размещенные в разрыве тракта подачи рабочего тела и соединенные между собой проставкой, последующим по потоку рабочего тела размещен изолятор с меньшей площадью поперечного сечения канала для прохода рабочего тела в сравнении с предшествующим. Во втором варианте развязки последующим по потоку рабочего тела размещен изолятор с большим гидравлическим сопротивлением в сравнении с предшествующим при одинаковых в поперечном сечении типоразмерах каналов изоляторов с различной кривизной относительно потока газа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ракетным двигателям, основанным на получении тяги путем поглощения лазерного излучения, и предназначено для управления малыми космическими аппаратами. Способ организации рабочего процесса в лазерном ракетном двигателе включает подачу в камеру поглощения 6 рабочего тела со стороны газодинамического окна 3, создание в ней с помощью лазерного излучения плазменного ядра, нагрев обтекающего плазменное ядро рабочего тела и создание плазменной струи при истечении рабочего тела из сверхзвукового сопла 9. Со стороны критического сечения сверхзвукового сопла 9 дополнительно подают рабочее тело тангенциально поверхности камеры поглощения и создают направленный в сторону источника лазерного луча закрученный осесимметричный поток рабочего тела. Этот поток достигает днища камеры поглощения 6 со стороны газодинамического окна 3, разворачивается и совместно с основным потоком обтекает плазменное ядро. Лазерный ракетный двигатель включает источник лазерного излучения 1, систему поворотных и фокусирующих зеркал 2, камеру поглощения 6 с газодинамическим окном 3, сопло 9 и систему подвода рабочего тела по каналам 5 со стороны газодинамического окна 3. В камере поглощения 6 со стороны критического сечения сверхзвукового сопла 9 выполнены дополнительные каналы 8 для подвода рабочего тела, оси которых расположены тангенциально к поверхности камеры поглощения. Изобретение позволяет поддерживать высокий удельный импульс и увеличить ресурс работы лазерного ракетного двигателя. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при разработке, наземных испытаниях и эксплуатации электрореактивных двигателей (ЭРД), а также в области прикладного применения плазменных ускорителей. Способ размещения катода-компенсатора в плазменном двигателе включает выбор конфигурации и параметров магнитной системы, определение топологии магнитного поля и размещение катода-компенсатора в зоне минимального воздействия ускоренного потока плазмы. Торец с выходным отверстием катода-компенсатора размещают на границе раздела замыкания силовых линий зон ускоряющего магнитного поля и полей рассеяния магнитной системы. Границу раздела замыкания силовых линий путем подбора сочетания конфигурации и параметров магнитной системы располагают по меньшей мере под углом раскрытия ускоренного потока плазмы. Соответствующий плазменный двигатель содержит разрядную камеру с зонами ионизации и ускорения, анод, магнитную систему и катод-компенсатор. Магнитная система содержит магнитопровод, внутренний и наружный магнитные полюса, внутренний и наружные источники намагничивающей силы, внутренний магнитный экран и наружный магнитный экран с корректирующим источником намагничивающей силы. Торец с выходным отверстием катода-компенсатора размещен по меньшей мере на границе раздела замыкания силовых линий зон ускоряющего магнитного поля и полей рассеяния магнитного поля магнитной системы. Изобретение позволяет повысить надежность ЭРД и эффективность работы катода-компенсатора в его составе. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при разработке электроракетных двигателей, а также в технологических плазменных ускорителях, применяемых в вакуумно-плазменной технологии. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит разрядную камеру, магнитную систему с источником магнитодвижущей силы, магнитопровод, наружный и внутренний с центральным отверстием магнитные полюса, анод-газораспределитель рабочего газа и, по меньшей мере, один катод-компенсатор. Наружная и внутренняя кольцеобразные стенки разрядной камеры образуют ускорительный канал. Магнитные полюса образуют рабочий межполюсный зазор. Внутренняя область зазора простирается внутри ускорительного канала, а внешняя - за пределами выхода ускорительного канала. Анод расположен в донной части полости разрядной камеры. Катод-компенсатор размещен в центральной полости магнитной системы и содержит поджигной электрод с центральным отверстием. Этот электрод выполнен дискообразной формы из магнитопроводящего материала и размещен соосно с внешней стороны на внутреннем магнитном полюсе. При этом между электродом и полюсом образован радиальный магнитоизолированный канал. Поджигной электрод электрически изолирован от других элементов конструкции. Изобретение позволяет повысить КПД двигателя и обеспечить плавный режима его запуска. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей. Анод электроракетного двигателя с замкнутым дрейфом электронов включает корпус и входной и выходной коллекторы, при этом входной коллектор связан с изолированными друг от друга анодными магистралями и имеет отверстия, сообщающие его с выходным коллектором, снабженным системой отверстий, причем входной коллектор выполнен в виде двух пневматически изолированных коллекторов, герметично соединенных с соответствующими изолированными друг от друга анодными магистралями, при этом каждый из входных коллекторов снабжен отверстиями, сообщающими их с выходным коллектором. Изобретение позволяет уменьшить массу тягового модуля, повысить надежность и ресурсоспособность анодного и катодного блоков двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно к классу плазменных ускорителей (холловских, ионных), использующих в своем составе катоды. Технический результат - повышение надежности работы катода за счет полного предотвращения возможности образования электрического контакта между спиралью нагревателя и держателем эмиттера, устранения возможности замыкания витков спирали друг с другом в процессе стартового разогрева, повышения механической прочности катода, устранения влияния теплового расширения электроизолятора на элементы конструкции катода. Катод плазменного ускорителя включает в себя поджигной электрод, эмиттер с держателем, трубопровод подачи к эмиттеру плазмообразующего вещества, нагревательный узел, включающий соосно установленные друг относительно друга корпус, спираль и электроизолятор, с внутренней стороны которого размещена спираль, а с внешней - корпус. Он содержит также токоподводы на концах спирали, имеющие участки контакта с внутренней поверхностью электроизолятора. На внутренней поверхности средней части электроизолятора выполнена спиральная канавка, в которой размещена большая часть спирали. При этом у обоих концов спирали на длине не менее одного шага ее витка на внутренней поверхности электроизолятора выполнены участки цилиндрической формы. Дополнительно к этому корпус нагревательного узла может охватывать полностью внешнюю поверхность электроизолятора и иметь на конце, обращенном к выходной части поджигного электрода, выступы, направленные в сторону торцевой части электроизолятора. Кроме того, между выступом и торцевой частью электроизолятора может быть установлена пружина. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.