Физика плазмы, 2020, T. 46, № 5, стр. 468-475

Экспериментальное исследование структуры высокочастотных колебаний в разрядном канале холловского двигателя в двух устойчивых режимах горения разряда

И. А. Хмелевской ab*, Д. А. Томилин a

a Исследовательский центр им. М.В. Келдыша
Москва, Россия

b Московский физико-технический институт (государственный университет)
Долгопрудный, Россия

* E-mail: khmelevskoi@kerc.msk.ru

Поступила в редакцию 23.09.2019
После доработки 09.12.2019
Принята к публикации 19.12.2019

Аннотация

Экспериментально исследована структура высокочастотных колебаний в плазме холловского двигателя в двух различных устойчивых режимах горения разряда: “спице” и “колоколе”. Исследуемые режимы горения отличаются геометрической формой плазменной струи разряда, а также по основным интегральным характеристикам двигателя: значениям анодного КПД, тяги, удельного импульса и тепловому режиму конструкции при практически идентичных входных параметрах. Исследование проводилось, в основном, в диапазоне частот 5–150 МГц. Показано, что осцилляции в этом диапазоне частот представляют собой набор гармоник азимутальных волн, которые распространяются в направлении, совпадающем с направлением дрейфа электронов, с законом дисперсии, близким к линейному. Отмечена явная корреляция между спектральным составом волн и режимом горения разряда.

Ключевые слова: холловский двигатель, режимы горения разряда, аномальный транспорт электронов, проводимость электронов

DOI: 10.31857/S0367292120050054

Список литературы

  1. Морозов А.И. Плазменные ускорители. М.: Машиностроение, 1973. С. 85.

  2. Морозов А., Кислов А., Зубков И. // Письма в ЖЭТФ. 1968. Т. 7. С. 224.

  3. Жаринов А., Ерофеев В., Гришин C. Плазменные ускорители. М.: Машиностроение, 1973. С. 54.

  4. Kim V. // J. Propulsion and Power. 1998. V. 14. P. 736. https://doi.org/10.2514/2.5335

  5. Morozov A.I., Savelyev V.V. in Reviews of Plasma Physics. Vol. 21 / Ed. by B.B. Kadomtsev and V.D. Shafranov. New York: Consultant Bureau, 2000. P. 203.

  6. Горшков О., Муравлев В., Шагайда А. Холловские и ионные плазменные двигатели для космических аппаратов / Под ред. А. Коротеева. М.: Машиностроение, 2008. Гл. 1.

  7. Хмелевской И.А., Томилин Д.А. // ЖТФ. 2019. Т. С. 1360.

  8. Ловцов А.С., Томилин Д.А., Шашков А.С. // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40. Вып. 17. С. 60.

  9. Azziz Y. Experimental and Theoretical Characterization of a Hall Thruster Plume, PhD thesis. Massachusetts Institute of Technology, 2007.

  10. Conversano R.W., Goebel D.M., Mikellides I.G., Ho-fer R.R., Matlock T.S., Wirz R.E. // AIAA, 2014. AIAA-3896. https://doi.org/10.2514/6.2014-3896

  11. Kostin A.N., Lovtsov A.S., Vasin A.I., Vorontsov V.V. // 33d Int. Electric Propulsion Conf., USA, 2013. IEPC-2013-055.

  12. Ding Y., Boyang J., Sun H., Wei L., Peng W., Li P., Yu D. // Adv. Space Res. 2017. V. 63. P. 837. https://doi.org/10.1016/j.asr.2017.11.003

  13. Ding Y., Sun H., Li P., Wei L., Xu Y., Peng W., Su H., Yu D. // Vacuum. 2017. V. 143. P. 251. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.06.030

  14. Морозов А.И., Бугрова А.И., Десятсков А.В., Ермаков Ю.А., Козинцева М.В., Липатов А.С., Пуш-кин А.А., Харчевников В.К., Чурбанов Д.В. // Физика плазмы. 1997. Т. 23. С. 635.

  15. Тилинин Г.Н. // ЖТФ. 1977. Т. 47. С. 1684.

  16. Boeuf J.-P. // J. Appl. Phys. 2017. V. 121. 011101.

  17. Nikitin V., Tomilin D., Lovtsov A., Tarasov A. // Letters J. Exploring the Frontiers of Physics (EPL). 2017. V. 117. 45001. https://doi.org/10.1209/0295-5075/117/45001

  18. Choueiri E.Y. // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. P. 1411.

  19. Шишкин Г.Г., Герасимов В.Ф. // ЖТФ. 1975. Т. 45. С. 1847.

  20. Есипчук Ю.В., Тилинин Г.Н. // ЖТФ. 1976. Т. 46. С.718.

  21. Кирдяшев К.П., Бугрова А.И., Десятников А.В., Харчевников В.К. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. Вып. 4. С. 14.

  22. Tomilin D. // Phys. Plasmas. 2013. V. 20. 042103.

  23. Litvak A.A., Fisch N.J. // Phys. Plasmas. 2004. V. 11. P. 1379.

  24. Lazurenko A., Coduti G., Mazouffre S., Bonhomme G. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. 034502.

  25. Горшков О.А., Томилин Д.А., Шагайда А.А. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 298.

  26. Litvak A.A., Raitses Y., Fisch N.J. // Phys. Plasmas. 2004. V. 11. P. 1701.

  27. Lazurenko A., Krasnoselskikh V., Bouchoule A. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. V. 36. P. 1977.

  28. Knoll A.K., Cappelli M.A. // 31st Int. Electric Propulsion Conf., University of Michigan, USA, 2009. IEPC-2009-099.

  29. Питерский В.В., Пастухов В.П., Иоффе М.С., Канаев Б.И., Юшманов Е.Е. // Физика плазмы. 1988. Т.14. С. 170.

  30. Питерский В.В., Пастухов В.П., Юшманов Е.Е. // Физика плазмы. 1987. Т. 13. С. 51.

Дополнительные материалы отсутствуют.