Отзыв на автореферат 5 (Способы повышения тяговых характеристик стационарного плазменного двигателя на режимах работы с высокими удельными импульсами тяги)

на автореферат Меркурьева Дениса Владимировича Московский авиационный институт "Способы повышения тяговых харакгсристпк стационарного плазменного двигателя на режимах работы с высоким удельным импульсамя тяги представленную на соискание ученой ст~пени кандида~~ технических наук по Специальн~~ти 05.07,05 "1'епловые, электроракетные двигатели и энергетические установки летательных аппаратов Стационарные плазменные двигатели успешно используется для коррекции и поддержания орбит искусственных спутников Земли, ИСЗ. В настоящее время появился ряд задач, в частности, коррекция геостационарных орбит ИСЗ, возможность создания маршевых двигателей для полетов на другие планеты, которые требует создания двигателей с более высоким удельным импульсом более 30 км/с и большим ресурсом работы.

Поэтому зкгуальность данной работы не вызывает сомнения. На основании анализа характеристик СПД автор делает вывод, что повышение удельного импульса можно достичь путем совершенствования мзгнитнОЙ сися емы и повышения электрической прОчности конструкции двигателя, В первой главе обосновывается выбор модели, усовершенствование которой может привести к существенному улучшению характеристик двигателя. В качестве базовой модели СПД была выбрана модель с изолированным магнитным экраном, размещенным внутри канала СПД. С точки зрения автора это позволяет изменять конфигурацию магнитного поля, что дает возможность изменять зону ускорения ионов и зону эрозии стенок канала как в однос1упенчатом, так н в двухступенчатом режиме работы двигателя. Кроме того, обосновывается необходимость изучения радиальных потоков ионов с ОольшОЙ энергией в Области среза двигателя в зависимости От режима работы СПД, которые определяют зону и скорость эрозии стенок канала.

Во второй главе содержится описание установки и методики измерений и, ч го Очень Важно„изложена методика сравнения характеристик ДВигзтелей, которая позволяет получать надежные результаты при измерениях, где возможны большие ошибки. Основное внимание в этой главе уделяется исследовани1О характеристик двигателя СПД- 1ООП с оптимизированным магнитным полем, который был получен посредством изменения положения магнитного экрана и его размеров при разных режимах работы дви1 ателя. Ьыло показано, что при ~ оьщи Й хайд:йли1 ~з я....=-, "- --д- — "'Ь ~' низких 1засходах наилучшие характеристики получаюгся при переходе к двухс*упенчатому 1зежиму работы двигйтеля. При этом оценкй ресурсй работы дви~ателя при напряжении на второй ступени 750 В лежит в пределах 5-10 тысяч часов.

В результате исследований было подтверждено, что по мере износа кромки изоляторй снижйется удельный импульс и тяговый к.п.д. ПО мнению автора, ухудшение характеристик ОВязано с уменьшением плотное !.и рабочего газа за счет уширения диаметра канала. Обсуждается изменение характера загрязнения стенок и появление периОдическОГО уВеличения разрядноГО тока. Автором были сделаны Выводы, что создан!!е перспективных моделей Возможно Г!ри уменьшении влияния уши!Зения канала и заГрязнений с пенок на параметры двигателя.

Дальнейшие исследования были проведены на разработанной модели СПД- ЗОП имеющий диаметр ускорительного канала меньп!е, чем СПД- 1ООП. Ьыло показано, что на этой модели по сравнению с СПД- 1ООП прн разрядных напряжениях 700-900 В и сопоставимой мощности разряда удйлось увеличить удельный импульс при одинйковом знйчении Тяго~о~о КПД, Ьыли выявлены особенности работы при повышенном разрядном на!!ряжс!!ии (меныт!Вя ус!ОЙчивость рабо'!е!Кэ режима рйботы, возможность устранения осадков на стенках канала, снижение параметров двигателя со временем работы двигателя). В 3- ей главе обсуждается возможность устранения негативных последствий, выявленных при исследовании модернизированных моделей СПД, По мнению автора это можно еде!!ать, если обеспечить работу двигателя при увеличенной плотности потока рабочего газа через канал.

Для этого необходимо уменьшить протяженность зоны ионизации и ускорения и !!еремест1!Ть его зй ~л~~кость пол!Осой мйгнитной енсом~. Такая ~~ема Оылй уже реализована при разработке СПД-! 00 путем изменении конфигурации М!1ГНИТНОГО ПОЛЯ. С учетом полученных резу!!Ьтатов былй и31 Отовлена и испь!тана модель СПД !ООПМ, где была установлена защита поверхности магнитного экрана козь!1Зьками из керамики. Исследовйния покйзйли, что этй ~одел~ может работать уже при разрядных напряжениях до 1400-! 500 В, наилучшие характеристики получантгся при работе модели по двухступенчатой схеме при потенциале магнитного экрана -70 В относительно анода, при этом полный, удельный импульс тяги достиГает 35 кы/с.

В 4 глйве изло~~ны резул1,таты исследовйний радиальных ~отоков ~он~~ В Окрестности выходной плоскости двигателя и проанализированы способы защиты От эрозии элементОВ конструкции катода. Ьыло установлено, что энергия таких ионов находится в диапазоне 50-200 ЗВ, и они образуются в выходной части ускоряющего слоя. Ьыло показано, что с увели !ением разрядного напряжениям эрозия катода не увеличивается. Уменьшение потока ионов на катод можно добиться измененнем еГО !»асположения Относнтельно среза двиГателя. ЬылО ус гйновлено» что при боковом размещении катода относительно анодного блока, при котором устраняется попадание ионов на катод, тяговые хйрйктеристики сохраня1огся, хотя происходит существенное изм~нени~ !эазности потенциала между кйтодом и землей.

В заключении автор сформулировал выводы по проделанной работе. Было подтверждено, что изменение конфигурации магнитного поля дает возможность ог1тимизировать параметры двигателя. Модернизированный двигатель СПД- ! ООПМ дал возможность работать при разрядном напряжении до 1400 кВ. Удельный импульс увеличился до 40 кмис, тяговый КИД 0.6, при мощности до 5 квт.

Это показывает, что СПД двигатели могут быт1» испОльзованы для решения перспектиВных задач. Результаты работы 01»1ли Опуоликованы В журналах» дОкладывались 11й международных конференциях, были оформлены патенты на изобретения, Вместе с тем следует отметить некоторые недостатки, Автор прсдгюлагает, ч го эффект увеличения тягового кпд при снижении потен1п1йла маГнитнОГО экрана и уВеличение разрядноГО тока при запылении стенок кйнйла В1»13Вйн изменением пристеночной провОдимости В канале двигателя. Однако если этот механизм работает, то изменение проводимости имеет локальный характер, в первом случае - в пределах ширины магнитного экрана„во втором случае - в пределах зоны напыления слоев порошка.

Очевидно, ч го локальное изменение проводимости не должно привести к изменению проводимости по всей длине канала и, следовательно„не должно !1!зиводит1» к изменению разряднОГО тока 1-!есмотря на замеченные недостатки„на основе автореферата можно сделать вывод, что представленная работа удовлетворяет всем требованиям ВАК РФ» и!эедьявляемым к диссертйциям на соискйние ученой степ~ни кйндидйтй технических наук„а ее автор, Меркурьев Денис Владимирович, заслуживает присвоения степени кандидата технических наук по специальности 05.07.05 - ! епловые, электроракетные двигатели и энергетические установки летательных аппаратов, Старший научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт" ., »у Кйидидат ФИЗИКО-МйтЕМВТИЧЕСКИХ Нйух 1.; с ~,к..;,.1~~, В.А.

СМИРНОВ подпись СМИРНОВА В.А заверяю: Замест1ггел1» днректорй по нйуч1 главный научный секретарь, доктор физико-математических .