Проектирование плазменно-ионного двигателя (стр. 9 из 10)
Как показывают экспериментальные исследования величина α, как правило, не должна превышать 3%. Примем максимальное значение α=0,03.
Тогда имеем: 
Уравнение состояния газа в ресивере запишется следующим образом:
. (6.15)Примем Трес=293 К. Давление в ресивере обычно составляет ~ 2ּ105 Па.
Определим объем ресивера:
(6.16)Зная геометрическую форму бака, подбираем геометрическую форму ресивера. Форма резервуара ресивера должна быть такой, чтобы компоновочная схема СХПРТ занимала наименьший объём на КЛА. Для бака сферической конфигурации наиболее целесообразно применять ресивер, имеющий конфигурацию тора.
Для определения геометрических параметров тора, необходим выбрать меньший радиус тора, а больший радиус тора будет определяться как функция объёма и выбранного меньшего радиуса тора. Малый радиус тора выбираем равным половине радиуса сферы бака, что позволит сделать наиболее компактную компоновку СХПРТ.
Объем тора определяется как:
(6.17) 
Рисунок 6.1 Параметры тора.
, (6.18)где
- диаметр сечения тора, 
- малый радиус тора. 
. (6.19)Преобразовав уравнение (2.18), получим квадратное уравнение относительно диаметра сечения тора:
. (6.20)Малый радиус тора принимается:
(6.21)Уравнение (2.21) имеет два корня: первый корень отрицательный, второй корень равен
.Зная диаметр сечения тора и малый радиус тора, определяется большой радиус тора:
. (2.23)6.4 Расчет проектных параметров термодросселя
Термодроссель применяют для регулирования требуемого расхода рабочего вещества. В нем используют зависимость расхода газа от его температуры при заданном перепаде давления и геометрических параметров капиллярной трубки. Температура газа, в свою очередь, зависит от значения тока, пропускаемого через трубку.
Секундный расход рабочего тела через термодроссель на анод определяется по формуле:
, (6.22)где P – усредненное давление (
); 
- давление на входе в термодроссель; 
- давление на выходе из термодросселя; 
- внутренний диаметр термодросселя; 
- разность давлений на входе и выходе из термодросселя;T – температура рабочего вещества в термодросселе (
); 
- коэффициент вязкости ( для ксенона 
); 
- длина термодросселя (примем 
);R – газовая постоянная для ксенона, R = 63.29 Дж/кг·К.
Давление на входе в термодроссель равно давлению в ресивере
. Для достижения необходимого давления на выходе из термодросселя зададимся отношением: 
. Отсюда давление на выходе из термодросселя равно 
. Усредненное давление равно: 
(6.23)Разность давлений равна:
Определим внутренний диаметр термодросселя:
(6.24)6.5 Расчет проектных параметров жиклера
Дальнейшее снижение давления в системе подачи происходит в жиклере, который представляет собой пластинчатую шайбу с отверстием.
Секундный расход рабочего тела через жиклер определяется по формуле:
, (6.25)Sж – площадь поперечного сечения жиклера, приведенная площадь;
- давление в жиклере (принимаем давление на входе в жиклер равным давлению на выходе из ресивера и равным 
);k – коэффициент адиабаты (для ксенона k=1,67);
- температура в жиклере ( 
);R – газовая постоянная для ксенона, R = 63.29 Дж/кг·К.
С учетом того, что 90% рабочего вещества поступает в ГРК, а остальные 10% - на катод, имеем:
кг/с,Приведенная площадь жиклера находится по формуле:
. (6.26) 
м2 .(6.27)Определим диаметр жиклера:
.(6.28)Из технологических соображений диаметр жиклера принимаем равным 3мм.
7 Описание функциональной схемы системы электропитания ПИД
На чертеже (ХАИ.06.441п.11.СГ.05) представлена система электропитания (СЭП), основной задачей которой является поддержание работы ЭРД и систем, обеспечивающих его функционирование. На этом рисунке без раскрытия внутренней структуры каналов электропитания приведен общий принцип построения СЭП.
Так все каналы электропитания по входу подключены к общей выходной шине СЭС, от которой они получают электроэнергию. Сигналы, управляющие их работой, поступают с шины обмена информацией с СУ, а точнее с контроллером СЭП, входящим в состав СУ.
Основными датчиками, позволяющими СУ контролировать работу СЭП (а точнее работу отдельных КЭП и их нагрузки) являются датчики тока и напряжения (ДТН), устанавливаемые на выходе каждого КЭП (эти датчики являются составной частью КЭП). Если нагрузкой КЭП является не один потребитель (нагрузка), а целая система однотипных нагрузок (например, датчики давления, установленные в СХПРТ, или такие исполнительные устройства, входящие в СХПРТ, как электроклапаны), то на выходе КЭП имеется совокупность коммутирующих устройств, управляемых сигналом СУ и в цепи каждой нагрузки устанавливаются свои датчики тока и/или напряжения, сигнал с которых подается на СУ.
Поскольку нагрузкой КЭП так же являются газоразрядные промежутки систем ЭРД (КК1, КК2, ОК, ГРК), то к тем же потребителям параллельно подводится напряжение с систем инициирования разряда (СИР), включение которых осуществляется по команде СУ, а результат работы оценивается по изменению тока и напряжения на выходе соответствующего КЭП.
8 РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЧЕРТЕЖА ДВИГАТЕЛЬНОГО БЛОКА
Двигательная установка представляет собой совокупность системы хранения и подачи рабочего тела, системы электроснабжения и непосредственно движителя.
На рассматриваемом чертеже (ХАИ.06.441п.11.ТЧ.07.) представлены система хранения и подачи РТ и 2 плазменных ионных движителя.
К баку (1) прикручивается фильтр (2), пироклапан (3) с жиклером (4). Перед редуктором устанавливается электроклапан (5).