Проектирование плазменно-ионного двигателя (стр. 1 из 10)
Инв. № _______
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
Національний аерокосмічний університет
ім. М.Є. Жуковського
«Харківський авіаційний інститут»
Кафедра двигунів та енергоустановок ЛА
Проектування плазмово-іонного двигуна
РОЗРАХУНКОВО - ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до проекту за курсом «Основи теорії та функціонування плазмових прискорювачів і енергетичних установок»
ХАИ.441.06.КР.11.ПЗ.00.00
Виконала
студентка гр.xxxxxx
xxxxxxxx.
Консультант
xxxxxxxxxx.
Нормоконтроль
xxxxxx.
Харків 2006
СОДЕРЖАНИЕ. 2
РЕФЕРАТ. 4
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ.. 5
ВВЕДЕНИЕ. 11
Задание. 13
1 Расчет тяги ЭРД и определение его электрической мощности. 14
2 Разработка и описание теоретического чертежа размещения ЭРД на спутнике 17
3 Разработка функциональной схемы двигательного блока. Описание схемы.. 18
4 Инженерный расчёт ПИД.. 20
4.1 Принцип работы ПИД и схема его расчета. 20
4.2 Выбор рабочего тела для ПИД.. 21
4.3 Расчет параметров ионно-оптической системы.. 22
4.4 Расчет параметров газоразрядной камеры ПИД.. 27
4.5 Расчёт магнитного поля в ПИД.. 30
5 Разработка и описание теоретического чертежа двигателя. 37
6 Расчёт системы хранения и подачи рабочего тела. 39
6.1 Разработка и описание функциональной схемы системы хранения и подачи рабочего вещества. 39
6.2 Определение основных параметров бака для хранения рабочего вещества 40
6.3 Расчет проектных параметров ресивера. 43
6.4 Расчет проектных параметров термодросселя. 46
6.5 Расчет проектных параметров жиклера. 47
7 Описание функциональной схемы системы электропитания ПИД.. 49
8 Разработка и описание теоретического чертежа двигательного блока. 50
9 Разработка циклограммы энергопотребления. 51
Выводы.. 53
Перечень ссылок. 54
Приложение. 55
РЕФЕРАТ
Страниц — 52, таблиц — 2, рисунков — 3.
Объектом разработки данного проекта является двигательная установка для стабилизации параметров орбиты космического аппарата, целевым направлением которого является наблюдение за поверхностью Земли.
Цель работы – спроектировать электрореактивную двигательную установку на базе плазменно-ионного движителя. В процессе разработки использовались рекомендованные методики.
Произведен расчет параметров и геометрических размеров плазменно-ионного движителя. Разработаны система хранения и подачи рабочего вещества (ксенона), описано функционирование двигательного блока. В соответствии с расчетами разработаны чертежи двигательного блока.
Космический аппарат, плазменно-ионный движитель, ионно-оптическая система, газоразрядная камера, магнитное поле, электрод, катод, ресивер, бак, потенциал ионизации, ускоряющее напряжение, эффективная площадь движителя, плотность тока, цена иона, тяга движителя, массовый расход рабочего тела, удельный импульс движителя, время работы движителя.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ
а – радиус орбиты космического аппарата относительно центра земли, км;
B – индукция магнитного поля,
- ширина полюсных наконечников, 
- цена иона, эВ/ион; 
– коэффициент аэродинамического сопротивления; 
- расстояние между электродами ионно-оптической системы, мм; 
- диаметр бака, 
- диаметр движителя, м; 
- диаметр проволоки соленоида, 
- диаметр ресивера, 
- характерный диаметр космического аппарата, м; 
- допускаемая напряжённость электрического поля между электродами, В/см;G – геометрический параметр ионно-оптической системы;
h – высота орбиты относительно поверхности Земли, км;
- ток соленоида, 
- электронный ток с катода, А; 
- ток ионного пучка, А; 
- разрядный ток в газоразрядной камере, А; 
- удельный импульс движителя, м/с; 
- плотность тока, А/ 
; 
- плотность тока соленоида, 
- коэффициент использования массы;
kз – гравитационный параметр Земли, км3/с2;
kрт- коэффициент, учитывающий потерю рабочего тела при хранении;
- характерный размер камеры, длина разрядной камеры движителя, 
- масса конструкции бака, 
- масса заправленного бака, 
- масса конструкции ресивера, 
- необходимый запас рабочего тела, кг; 
- полная масса рабочего вещества в ресивере, 
- текущая масса рабочего вещества в ресивере, 
- масса рабочего вещества покинувшего объём ресивера, 
- масса рабочего вещества, находящегося в ресивере в момент его заполнения, 
- секундный массовый расход рабочего тела, кг/с; 
- поступление массы рабочего вещества в ресивер в единицу времени, кг/с; 
- число катушек соленоида; 
- мощность, потребляемая двигательной установкой, Вт; 
- средняя потребляемая мощность нагрузки, Вт;
- установившаяся мощность солнечной батареи, Вт; 
- число включений и включений электроклапана; 
- плотность ионов, количество ионов в единице объёма, 1/ 
; 
- плотность электронов, количество электронов в единице объёма, 1/ ;