Получение плазмы, управление плазмой: .ускорители плазмы – H05H 1/54

Изобретение относится к плазменной технике. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов содержит главный кольцевой канал ионизации и ускорения, ограниченный конструкционными элементами из изолирующего материала и открытый на своем выходном конце. По крайней мере один полый катод сообщен с линией для подачи ионизируемого газа. Кольцевой анод, концентричный главному каналу, расположен на расстоянии от его открытого конца. Во входной части главного канала за зоной расположения анода размещена кольцевая буферная камера, размер которой в радиальном направлении превышает радиальный размер главного кольцевого канала. Трубы для подачи ионизируемого газа сообщаются в направлении к аноду через кольцевой распределитель с зоной, отличной от зоны расположения анода. Техническим результатом является повышение тяговой характеристики стационарного плазменного двигателя малой мощности и упрощение конструкции при обеспечении гарантированного времени непрерывной работы. 17 ил.

Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры. Анодная система отдает преобладающую часть возникающего в ней тепла потерь в ионизационную камеру (IK) в виде теплового излучения (WS), причем в ионизационную камеру подается нейтральный рабочий газ и в ней ионизируются положительно заряженные ионы. Система ионного ускорителя образует привод космического летательного аппарата, магнитная система, окружающая ионизационную камеру, создает в ионизационной камере магнитное поле; отражательное устройство для теплового излучения содержит отражательную поверхность с излучательной способностью, которая меньше, предпочтительно составляет максимально половину излучательной способности обращенной к ионизационной камере поверхности передней стороны анодного электрода. Технический результат - упрощение конструкции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 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.

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 плазменной технике и может быть использовано для ускорения плазмы до гиперскоростей и получения нанодисперсных порошков титана и меди. Коаксиальный магнитоплазменный ускоритель содержит соленоид, цилиндрический титановый ствол, цепь питания. Титановый ствол содержит плавкие перемычки, титановые проволочки, титановый центральный электрод, цилиндрическую медную вставку. Корпус узла центрального электрода выполнен из магнитного материала и перекрывает зону размещения плавкой перемычки на 40-50 мм. Медная вставка выполнена в виде продольно размещённых медных шин круглого сечения. Длина медных шин равна длине титанового ствола, а площадь поверхности составляет 30% от площади поверхности титанового ствола. Изобретение позволяет получить шихты сверхтвердых порошкообразных материалов на основе титана со связующим компонентом из меди. 1 ил.

Группа изобретений относится к средствам управления положением летательного аппарата. Система управления потоком для использования па подвижном носителе (летательном аппарате) для изменения воздушного потока, обтекающего выемку в подвижном носителе, содержит плазменный актуатор, расположенный на поверхности подвижного носителя, источник напряжения переменного тока для выработки сигнала напряжения переменного тока и управляющее устройство для подачи сигнала напряжения переменного тока на плазменный актуатор, расположенный так, что исходя из направления свободного воздушного потока вдоль подвижного носителя актуатор находится перед выемкой. Способ характеризуется тем, что актуатор вызывает ионизацию воздуха с созданием вынужденного потока, вызывающего отрыв потока в пограничном слое, обтекающем упомянутый актуатор, и отклонение сдвигового слоя за актуатором от выемки. Группа изобретений направлена на снижение массы и затрат на эксплуатацию. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

Для системы ионного ускорителя с электростатическим ускорительным полем между лежащим на потенциале массы катодом и лежащим на потенциале высокого напряжения анодом и с подводом газа предлагается введение в подвод газа проницаемого для газа, имеющего открытые поры изоляторного тела. Кроме того, приведено описание пригодной для такой системы ионного ускорителя и стойкой для коронных разрядов изоляции других лежащих на высоком напряжении конструктивных элементов системы высоковольтного изолятора с таким изоляторным телом. Технический результат - повышение стойкости высоковольтной изоляции. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 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.

Группа изобретений относится к области авиации. Плазменный активатор и способ управления предназначены для использования на авиационных подвижных носителях, например самолетах, для управления по курсу и/или пространственным положением. Система включает плазменный активатор, который содержит первый и второй электроды, установленные на поверхности самолета. Первый и второй электроды ориентированы параллельно пути потока в пограничном слое вдоль поверхности. Третий электрод установлен между первым и вторым электродами и смещен в сторону от первого и второго электродов. На первый и третий электроды подают высоковольтный сигнал напряжения переменного тока для создания потока текучей среды между электродами, на которые подано питание, препятствующий отрыву пограничного слоя от поверхности. Подача напряжения переменного тока на второй и третий электроды вызывает вынужденный поток текучей среды, который воздействует на поток в пограничном слое, наоборот, отрывая его от поверхности. Несколько активаторов могут быть выборочно размещены в различных местах самолета и выборочно приведены в действие для обеспечения управления по курсу и/или пространственным положением самолета. Группа изобретений направлена на улучшение аэродинамики. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки поверхности твердых материалов с помощью ионных пучков в вакууме, в частности ионно-лучевой полировки или ионного травления оптического стекла, ситалов и кремния. Технический результат - повышение плотности тока ионного источника, например стационарного плазменного двигателя или двигателя с анодным слоем, что обеспечивает повышение производительности или скорости обработки поверхности подложки сфокусированным ионным пучком. В устройстве электромагнитной фокусировки ионного пучка в ускорителе плазмы с азимутальным дрейфом электронов, содержащем кольцевой ускоряющий канал, объем которого пронизан радиальным магнитным полем, стенки канала выполнены в форме двух коаксиальных усеченных конусов, образующие которых имеют заданный угол схождения , а ускоритель оборудован внешней системой магнитной фокусировки пучка, работающей на постоянных или на электромагнитах. Ионный пучок формируют с непрерывным однородным заполнением ионами его внутреннего объема путем приведения угла а азимутального отклонения ионов к нулю с помощью внешнего фокусирующего магнитного поля. 4 ил.

Изобретение относится к ракетно-космической технике (РКТ) и может быть использовано в ионных электрических ракетных двигателях (ЭРД) для их регулирования с целью обеспечения нормальной работы ионных ЭРД в условиях эксплуатации на космических аппаратах (КА) и орбитальных пилотируемых космических станциях (ОПС). Способ регулирования тяги ионных электрических ракетных двигателей заключается в снижении разнотяговости двух или более входящих в тяговый модуль ионных двигателей с нейтрализаторами путем регулирования тока разряда двигателя для компенсации деградации тяги с использованием нескольких групп плазменных ускорителей. Создают в ионном электрическом ракетном двигателе плазменный ускоритель ионов с использованием диафрагмированного газопроточного полого катода - нейтрализатора и импульсного лазера. Формируют с помощью импульсного лазера лазерный луч. Направляют лазерный луч в автономную полость нейтрализатора, наполняемого притоком рабочего вещества ионного двигателя. Фокусируют лазерный луч в объеме газопроточного рабочего вещества, возбуждают в нем оптический разряд с образованием плазмы. Формируют ионные пучки путем изменения параметров плазмы, обеспечивают транспортировку ионных пучков под действием внешнего электрического поля с границы внутренней плазмы в зону основного ускоряемого ионного потока электрического ракетного двигателя, создают этими ионными пучками дополнительную тягу и компенсируют деградацию тяги этого двигателя с последующим устранением разнотяговости тягового модуля. Устройство регулирования тяги ионных электрических ракетных двигателей содержит вспомогательный источник энергии и диафрагмированный газопроточный полый катод - нейтрализатор, состоящий из корпуса катодной автономной полости, соединенного с узлом подачи рабочего вещества, катодной автономной полости, сопряженной с узлом подачи рабочего вещества, диафрагмы, размещенной внутри корпуса катодной автономной полости, и электрически изолированного от диафрагмы вспомогательного анода. В устройство введены лазерная свеча, закрепленная в катодной автономной полости с образованием полости над поверхностью лазерной свечи для подвода рабочего вещества ионного двигателя в полость полого катода, трубопровод для транспортировки ионных пучков. На одном конце трубопровода установлена диафрагма, а на другом - вспомогательный анод, при этом вспомогательный источник энергии выполнен в виде импульсного лазера, оптический выход которого соединен с оптическим входом лазерной свечи. Изобретение позволяет повысить эффективность построения ЭРД на основе тяговых модулей (ТМ) и их объединения в многодвигательную электроракетную двигательную установку (ЭРДУ) для обеспечения большого суммарного импульса в течение большого времени активной работы. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 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.

Заявленное изобретение относится к области космической техники и может быть использовано в электроракетных двигателях, а также в технологических плазменных ускорителях, применяемых в вакуумно-плазменной технологии. В плазменном ускорителе с замкнутым дрейфом электронов стенки внутреннего и наружного ступенчатых колец в зоне ускорения расположены под углом, а топология магнитных силовых линий в области этих стенок сконфигурирована так, что по меньшей мере в выходной части ускорительный канал расширяется в направлении по потоку рабочего газа. При этом угол наклона магнитных силовых линий в точке их пересечения со стенками составляет преимущественно величину более 90° с осью плазменного ускорителя со стороны полого анода. Кроме того, по меньшей мере на одном торцевом участке стенок внутреннего и наружного ступенчатых колец может быть выполнена по меньшей мере одна кольцевая проточка. Техническим результатом является увеличение ресурса плазменного ускорителя, генерирующего высокие удельные импульсы.

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 области электрореактивных двигателей, а именно к широкому классу плазменных двигателей (холловских, ионных), использующих в своем составе катоды. Технический результат - улучшение рабочих и эксплуатационных характеристик катодов для плазменных двигателей. Катод плазменного двигателя включает в себя корпус, в выходной части которого выполнен канал для прохода плазмообразующего вещества. В корпус установлен эмиттер с осевым отверстием, внутренняя полость которого сообщена с источником плазмообразующего вещества, причем эмиттер изготовлен из соединения иридия (Ir) с редкоземельным металлом, в котором возможно присутствуют добавки порошка иридия и металла платиновой группы. Эмиттер выполнен из отдельных цилиндрических втулок, пристыкованных соосно друг к другу по торцевым поверхностям. При этом внутренний диаметр втулок эмиттера выполнен различным, причем втулка, расположенная у выходной части катода, имеет наибольший внутренний диаметр. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к ракетно-космической технике (РКТ) и может быть использовано в ионных электрических ракетных двигателях (ЭРД). Способ основан на возбуждении с помощью вспомогательного источника энергии в автономной полости нейтрализатора газоразрядной плазмы и использовании плазмы для эмиссии электронов в зону нейтрализации объемного заряда ионных пучков. В качестве вспомогательного источника энергии используют импульсный лазер. Луч лазера с фокусировкой направляют в автономную полость нейтрализатора, наполняемого притоком газа рабочего вещества ионного двигателя, где в зоне вблизи фокуса в объеме газопроточного рабочего вещества возбуждают разряд, создают плазму и осуществляют эмиссию электронов в ускоряемый ионный пучок с границы внутренней плазмы под действием внешнего электрического поля. В варианте способа дополнительно направляют в автономную полость нейтрализатора пары цезия. Устройство нейтрализации объемного заряда ионных пучков содержит вспомогательный источник энергии на основе импульсного лазера, лазерную свечу с фокусирующей линзой и проставкой, позволяющей устанавливать (регулировать) положение точки фокусировки в катодной автономной полости с диафрагмой диафрагмированного газопроточного полого катода-нейтрализатора. Отверстие в диафрагме связано с электрически изолированным на его торце вспомогательным анодом по трубопроводу, который связан через ввод с узлом подачи паров цезия в катодную автономную полость. Втулки фиксируют канал транспортировки лазерного луча в корпусе катодной автономной полости в точку фокусировки автономной полости полого катода 4 или на установленную в полости мишень. В варианте устройства в корпусе катодной автономной полости установлена лазерная свеча, связанная с импульсным лазером по оптическому волокну. Изобретение позволяет повысить эффективность эмиссии электронов и их транспортировки в зону нейтрализации объемного заряда ионных пучков и увеличить ресурс нейтрализаторов в натурных условиях эксплуатации. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 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 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.

Изобретение относится к плазменной технике и может использоваться при разработке плазменных ускорителей с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения, применяемых в качестве электрореактивных двигателей, а также в составе технологических плазменных установок. Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов содержит разрядную камеру с наружной и внутренней кольцеобразными стенками, образующими кольцеобразный ускорительный канал с открытой выходной частью. Анод-газораспределитель (4) установлен в полости ускорительного канала на расстоянии от среза выходной части разрядной камеры, превышающем ширину ускорительного канала. Катод-компенсатор размещен за срезом выходной части разрядной камеры. Магнитная система включает в свой состав источники магнитодвижущей силы, в качестве которых используются катушки намагничивания (5, 7), установленные на сердечниках (6, 8), торцевая часть магнитопровода (9), наружный и внутренний магнитные полюса (10, 11), образующие кольцевой межполюсный рабочий зазор у среза выходной части разрядной камеры, и кольцеобразный магнитный экран (12). Изобретение направлено на повышение эффективности ускорения потока ионов (тяговой эффективности) и ресурса плазменного ускорителя за счет расширения зоны регулирования магнитного поля в непосредственной близости от полюсов магнитной системы. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к системам подачи рабочего тела, и может быть использовано в пневматических трактах доставки рабочего тела (РТ) плазменным ускорителям, а также в технологических источниках плазмы, применяемых для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов в вакууме. Согласно изобретению в газоэлектрической развязке тракта подачи рабочего тела плазменного ускорителя, содержащей изолятор со спиралеобразным каналом прохода рабочего тела, герметично размещенный в разрыве тракта подачи рабочего тела, вход и выход спиралеобразного канала на торцевых стенках изолятора выполнены по образующей спиралеобразного канала. Техническим результатом является повышение надежности газоэлектрической развязки, работающей при большой разности потенциалов и в широком диапазоне расходов газообразного рабочего тела при повышенных тепловых воздействиях, и снижение гидравлических потерь потока РТ и трудоемкости изготовления изоляторов. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и электрофизики. Технический результат - увеличение эффективности использования титанового ствола ускорителя как расходного материала при электроэрозионной наработки титановой плазмы с поверхности ускорительного канала в процессе ускорения в нем сильноточного (порядка 10⁵ А) дугового разряда типа Z-пинч для получения ультрадисперсных порошкообразных материалов на основе титана. Коаксиальный магнитоплазменный ускоритель с титановыми электродами выполнен в виде коаксиально размещенного внутри соленоида цилиндрического электропроводящего ствола, внутри которого размещена титановая плавкая перемычка, электрически соединяющая начало ствола и центральный титановый электрод, который присоединен к одной клемме цепи электропитания ускорителя. Цепь электропитания второй клеммой присоединена к концу соленоида, удаленному от центрального электрода. Второй конец соленоида электрически соединен с началом ствола, а вершина центрального электрода, начало ствола и начало соленоида размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола. Корпус узла центрального электрода выполнен из магнитного материала и перекрывает зону размещения плавкой перемычки. Длина ускорительного канала титанового ствола равна длине соленоида, а на торце ствола установлена цилиндрическая вставка из стали Ст.3, длиной 15-20 мм и толщиной 3-5 мм. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при создании ускорителей плазмы с замкнутым дрейфом электронов. Ускоритель плазмы с замкнутым холловским током содержит осесимметричную магнитную систему с источником магнитодвижущей силы (4), кольцеобразным магнитопроводом с полюсными наконечниками (1) и (2), формирующими кольцевой канал (3), кольцевой анод (5) и катод-компенсатор. Анод (5) имеет выравнивающую рабочее вещество область (7) и полость (8), разделенные пористой диафрагмой (6). В полости (8) размещены внутреннее (9) и внешнее (10) кольца. В первом варианте ускорителя катод-компенсатор имеет помещенную в кольцевой корпус эмитирующую петлю из проволоки. Во втором варианте катод-компенсатор выполнен в виде закрепленной в открытом с одного торца корпусе (19) эмитирующей таблетки (18). Таблетка (18) нагревается соединенной с входами регулируемого источника накала (21) спиралью (20). При этом открытый торец корпуса (19) размещен за образующей внешней поверхности магнитопровода. Изобретение позволяет использовать регулируемый ток эмиссии катода-компенсатора и обеспечить сток излишних электронов вдоль магнитных силовых линий, что повышает тяговые характеристики за счет устранения пульсации разрядного тока и частиц железа из потока ионов, а также увеличивает ресурс ускорителя (двигателя) за счет высокой плотности потока рабочего вещества и снижения распыляемости стенок магнитопровода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при наземных испытаниях и эксплуатации электрореактивных двигателей (ЭРД) различной мощности, например холловских плазменных двигателей, и электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ) на их основе. Техническим результатом является снижение массы и повышение надежности ЭРДУ, повышение точности измерения температуры ЭРД и уменьшение энергетических затрат на поддержание требуемого температурного режима ЭРД. ЭРДУ содержит по меньшей мере один ЭРД (1) с катушками намагничивания (2), устройство преобразования и управления (3) с управляемым источником электрического питания (4) катушек намагничивания и командно-телеметрическим устройством (5), задающее уровень тока в катушках намагничивания (2). Командно-телеметрическое устройство (5) снабжено дополнительным устройством (6) измерения напряжения, которое подключено к катушкам намагничивания. В ЭРД (1) с катушками намагничивания (2) при поданном токе в катушки намагничивания (2) измеряют падение напряжения в них, контролируют температуру ЭРД (1) по величине электрического сопротивления катушек намагничивания, определяемой из отношения измеренного падения напряжения в них и величины поданного тока, и регулируют температуру путем изменения величины тока в катушках намагничивания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам эксплуатации электрореактивных плазменных двигателей. Способ включает в себя замыкание электропитающего ключа и подачу питающего напряжения от источника электропитания на анод и катод, замыкание пускового ключа и создание тока по меньшей мере в одной электромагнитной катушке электрореактивного плазменного двигателя и в подключенных последовательно в электрическую цепь двигателя обмотках электроклапанов подачи рабочего тела в анод и катод, временную задержку и последующее размыкание пускового ключа, формирование высоковольтного импульса напряжения между катодом и поджигным электродом, и зажигание пускового разряда между поджигным электродом и катодом, который затем инициирует зажигание основного разряда между анодом и катодом, при подаче питающего напряжения его высоковольтный импульс одновременно прилагают между анодом и катодом, а также через разделительный конденсатор, между электродом поджига и катодом, а электромагнитную катушку дополнительно используют в качестве индуктора и замыкание пускового ключа выполняют на время его зарядки, которое учитывают во временной задержке перед размыканием пускового ключа. Изобретение направлено на повышение надежности электрореактивных плазменных двигательных установок и уменьшение их массы. 6 н. и 12 з.п.ф-лы, 6 ил.

Плазменный ускоритель с закрытым дрейфом электронов содержит кольцевую ионизационную камеру (2), ускорительную камеру (3), коаксиальную с ионизационной камерой (2), кольцевой анод (7), полый катод (8), первый источник (82) постоянного напряжения, кольцевой газовый распределитель (11), магнитопровод и генераторы магнитного поля. Кольцевая коаксиальная катушка (24), расположенная в полости ионизационной камеры (2), снабжена находящейся под постоянным напряжением проводящей оболочкой, соединенной с электропроводящим материалом (9) на внутренних стенках (52) ионизационной камеры (2) и положительным полюсом второго источника постоянного напряжения (85), отрицательный полюс которого соединен с анодом (7), и образует дополнительный генератор магнитного поля, который совместно с другими генераторами магнитного поля создает магнитное поле, силовая линия (27) которого имеет точку "X" (4), соответствующую нулю магнитного поля и расположенную между указанной кольцевой коаксиальной катушкой (24) и анодом (7). Использование изобретения позволит повысить эффективность ионизации активного газа. 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике формирования ионных пучков с широкой апертурой пучка ионов, а именно к источникам ионов на основе основного и вспомогательного разрядов. Широкоапертурный источник газовых ионов содержит средства для формирования основного объемного разряда, включающие полый катод и анод, выполненный в виде сетки, и средства формирования, по крайней мере, одного вспомогательного разряда, соединенные между собой. В качестве средства формирования вспомогательного разряда использован плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов с узкой зоной ускорения, содержащий кольцевой азимутально-замкнутый анод, размещенный в кольцевой полости, образованной магнитопроводами, и кольцевой азимутально-замкнутый канал ионизации рабочего тела и ускорения ионов, стенки которого образованы полюсами магнитопроводов, имеющие геометрические формы, обеспечивающие формирование искривленных электрического и магнитного полей. Дополнительно источник имеет средство для формирования второго вспомогательного разряда, выполненное в виде второго плазменного ускорителя, содержащего второй идентичный кольцевой азимутально-замкнутый канал выхода ионов и расположенного коаксиально с первым. Изобретение позволяет без принципиальных ограничений в размерах получать любые диаметры ионных пучков с равномерным распределением плотности ионов на требуемой длине от источника ионов. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области космической техники, а именно к электрореактивным двигательным установкам, и может быть использовано при изготовлении и испытаниях стационарных плазменных двигателей. Техническим результатом является обеспечение стабилизации тяги в течение ресурса, снижение скорости эрозии стенок разрядной камеры и массы распыляемого материала. Плазменный двигатель с замкнутым дрейфом электронов, включающий, по меньшей мере, один катод-компенсатор 1 и анодный блок 2, содержащий магнитную систему 6 и разрядную камеру 3 с ускорительным каналом с зонами ионизации и ускорения, образованным внутренней 4 и наружной 5 стенками и увеличивающимся в зоне ускорения к срезу разрядной камеры, участки внутренней 7 и наружной 8 стенок разрядной камеры, расположенные в зоне ускорения, спрофилированы в виде конусообразных профилей так, что ускорительный канал расширяется в наружном и внутреннем радиальных направлениях, а расстояние между внутренней и наружной стенками в азимутальном направлении остается постоянным. 3 ил.