rpd000005459 (1011493), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

- гидрогазодинамики, физики высокотемпературного газа и плазмодинамики;

- термодинамики и теплопередачи.

умения:

- составлять описания принципа действия и устройства электроракетных двигателей, их узлов и элементов;

- разрабатывать физические и математические модели процессов и явлений в электроракетных двигателях.

владение:

- навыками использования математического аппарата для расчета параметров рабочего процесса, теплового состояния и характеристик электроракетных двигателей.

Содержание дисциплины является логическим продолжением содержания дисциплин математики, физики, химии, термодинамики и материаловедения и служит основой для освоения дисциплин философии, концепций современного естествознания, социологии, политологии, истории авиационно-космической техники.

Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Электроракетные двигатели »

Cодержание учебных занятий

1. Лекции

1.1.1. Полеты в космосе и типы двигателей для их обеспечения. Источники массы и энергии для электроракетных двигателей(АЗ: 2, СРС: 0,12)

Тип лекции: Информационная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Полеты в космосе и типы двигателей для их обеспечения. Реактивные и ракетные двигатели принципы работы. Приращение характеристической скорости КА, уравнение Циолковского, динамика полета с малой тягой. Структурная схема и основные узлы космической двигательной установки (ДУ). Области применения двигателей различного типа, классификация двигателей. Условия эксплуатации двигательных установок в космосе. Влияние параметров ДУ на функционирование и параметры космического аппарата. Основные требования к космическим двигателям. Источники массы и энергии для электроракетных двигателей (ЭРД). Бортовые и внешние источники энергетического и материального питания. Рабочие тела («топлива») ЭРД. Физико-химические свойства рабочих тел ЭРД. Выбор «оптимального» рабочего тела, коэффициент складирования. Условия хранения и эксплуатация рабочих тел в космосе. Совмещенный и раздельный подвод массы и энергии в космических двигателях. Химическая энергия: тепловая и электрическая. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Удельная энергия рабочего тела. Солнце – основной современный энергетический источник для ЭРД. Системы преобразования солнечной энергии. Ядерная энергия – перспективы использования в ЭРД. Радиоизотопные источники энергии. Удельная мощность и период полураспада. Конструктивные особенности радиоизотопных источников, энергетических и двигательных установок с их использованием. Ядерные реакторы – источники энергии для ЭРД большой мощности.

1.1.2. Фундаментальные законы сохранения и их использование для организации рабочего процесса в ЭРД. Процессы в двигателях с тепловым ускорением(АЗ: 2, СРС: 0,12)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Фундаментальные законы сохранения и их использование для организации рабочего процесса в ЭРД. Общие понятия интегральных характеристик и определения удельных параметров ЭРД. Основные положения по выбору оптимальных характеристик ЭРД. Основные термодинамические процессы в двигателях с тепловым ускорением рабочего тела. Термодинамический цикл теплового двигателя. Полезная работа цикла и к.п.д. Сопло Лаваля. Характеристики тепловых двигателей, тяга, удельная тяга и скорость истечения.

1.1.3. Прикладные вопросы физики плазмы и их применение в ЭРД(АЗ: 2, СРС: 0,13)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Прикладные вопросы физики плазмы и их применение в ЭРД. Процессы получения заряженных частиц в объеме и на поверхности. Приэлектродные процессы, особенности их протекания на катоде и аноде. Принципы и механизмы ускорения рабочего тела. Микро и макро подход к их анализу.

1.1.4. Механизмы ускорения рабочего тела в ЭРД. Классификация ЭРД.(АЗ: 2, СРС: 0,13)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Траектории движения частиц в электромагнитном поле. Тепловой механизм ускорения. Особенности его организации в ЭРД. Ускорение «электронным ветром». Организация, диссипация энергии. Ускорение в электромагнитном поле, особенности организации и повышение эффективности. Ускорение объемной электромагнитной силой. Электростатический механизм ускорения. Эффекты, снижающие эффективность ускорения объемной электромагнитной силой. Классификация ЭРД. Основные соотношения для определения интегральных параметров ЭРД. Альтернативные способы получения тягового усилия в космосе, «солнечный парус», гравитационные и фотонные двигатели, состояние разработки и перспективы использования.

1.2.1. Особенности процессов ускорения в электронагревном двигателе(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Особенности процессов ускорения в электронагревном двигателе (ЭНД), выбор рабочего тела. Методы анализа процессов ускорения в соплах ЭНД при низких числах Рейнольдса и значительных по толщине погранслоях. Уровень интегральных параметров ЭНД, области применения.

1.2.2. Особенности процессов в электродугового двигателя(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Особенности процессов в электродуговом двигателе (ЭДД), рабочие тела. Методы стабилизации и управления формой дуги. Защита от разрушения электродов. Методы расчета параметров дуги. Уровень интегральных параметров ЭДД, области применения.

1.3.1. Торцевой сильноточный двигатель(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Основные процессы в линейном ускорителе плазмы. Области существования устойчивого процесса ускорения плазмы. Объёмная электромагнитная сила. Ускорение в собственных магнитных полях. Схема коаксиального плазменного двигателя. Особенности процесса ускорения и вырождение его в торцевую схему. Торцевой сильноточный двигатель, схема, особенности проявления механизмов ускорения, вольтамперная характеристика. Тяга и к.п.д. торцевого сильноточного двигателя. Неустойчивости рабочего процесса торцевого сильноточного двигателя и область стабильной работы. Конструктивные схемы сильноточного двигателя, достигнутые характеристики и проблемы испытаний.

1.3.2. Импульсный и торцевой холловский плазменные двигатели(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Импульсные плазменные двигатели – альтернатива сильноточным, преимущества и недостатки. Схемы организации процессов образования плазмы. Тепловое и объемное электромагнитное ускорения в импульсных двигателях. Рабочие тела импульсных двигателей, способы их подачи. Методы анализа параметров импульсных двигателей, эквивалентные схемы. Интегральные характеристики импульсных двигателей, достигнутый уровень и перспективы. Торцевой холловский двигатель, особенности процессов ускорения, области превалирования различных механизмов ускорения. Особенности протекания и замыкания токов в плазме торцевого холловского двигателя, явление кризиса тока и методы борьбы с ним. Составляющие тяги торцевого холловского двигателя, методы их оценки. Распределение локальных параметров плазмы в торцевом холловском двигателе. Границы устойчивой работы торцевого холловского двигателя. Области применения плазменных двигателей. Перспективные схемы плазменных двигателей повышенной мощности.

1.4.1. Схема электростатического двигателя. Ионно-оптическая система(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Ускорение электростатической силой, способы повышения его эффективности. Схема электростатического двигателя, основные узлы: источник ионов, ускорительная система, нейтрализатор. Ионно-оптическая система. Принцип ускорения с замедлением. Извлечение ионов, предельная плотность тока. Методы расчета ионно-оптических систем.Разрушение электродов в результате ионного распыления. Расчет времени работы ускоряющего электрода. Повышение ресурса ионно-оптической системы, схема «пережатой оптики». Конструктивные схемы ионно-оптических систем, особенности изготовления и эксплуатации электродов большого диаметра, тепловые и вибрационные проблемы.

1.4.2. Способы генерации ионов, газоразрядные камеры и другие схемы(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Способы получения ионов. Поверхностная и объемная ионизации. Газоразрядная камера с осцилляцией электронов. Использование высокочастотного разряда для ионизации. СВЧ разряд как эффективный ионизатор для ионных двигателей. Баланс частиц и энергий в газоразрядной камере, их методы расчета. Плазменно-ионный двигатель, схема Кауфмана, схема РИТ, схема СВЧ. Основные интегральные параметры ионных двигателей, перспективы их повышения. Совершенствование конструктивной схемы двигателя. Результаты летной эксплуатации ионных двигателей. Ионные двигатели с поверхностной ионизацией, проблемы создания длительно работающих моделей. «Полевые» ионные двигатели, особенности рабочего процесса, конструкция двигателя и характеристики. Коллоидные ионные двигатели, особенности рабочего процесса, рабочие тела, материалы капилляров, конструкция двигателя и характеристики.

1.5.1. Схема стационарного плазменного двигателя (СПД), движение ионов и электронов в ускорительном канале (АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Движение заряженных частиц в ортогональных электрическом и магнитных полях. Организация замкнутого дрейфа электронов. Перенос электронов поперек магнитного поля, формирование электрического поля, ускорение ионов. Две разновидности двигателей с замкнутым дрейфом электронов. Влияние свойств материала стенок ускорительного канала на протяженность зоны ускорения, ограничение по «пробойной прочности». Схема стационарного плазменного двигателя, особенности конфигурации магнитного поля в ускорительном канале, применение постоянных магнитов или катушек намагничивания для его формирования. Движение ионов и электронов в ускорительном канале стационарного плазменного двигателя. Аномальный перенос электронов: шумовая и пристеночная проводимость. Характер колебаний параметров плазмы в различных областях разряда. Возникновение объемного заряда и его влияние на движение ионов и погасание разряда. Влияние на фокусировку ионного потока процессов на стенках ускорительного канала. Влияние градиента нарастания магнитной индукции по длине ускорительного канала на колебательные явления в плазме и локализацию областей ионизации и ускорения. Распределение локальных параметров плазмы в ускорительном канале, функции распределения частиц по энергиям.

1.5.2. Проблема расходимости ионного потока и ее влияние на время безотказной работы, совершенствование конструктивной схемы СПД(АЗ: 2, СРС: 0,25)

Тип лекции: Проблемная лекция

Форма организации: Лекция, мастер-класс

Описание: Характер изменения вольтамперной характеристики, влияние расхода рабочего тела. Основные интегральные характеристики стационарного плазменного двигателя. Математическое моделирование рабочего процесса в ускорительном канале и за его срезом. Проблема расходимости ионного потока и ее влияние на время безотказной работы стационарного плазменного двигателя. Причины снижения уровня тяги со временем работы двигателя. Влияние загрязнения стенок изменение интегральных характеристик, явления короткого замыкания, отмечаемые в ходе эксплуатации двигателей. Совершенствование конструктивной схемы стационарного плазменного двигателя, достигнутый уровень интегральных характеристик. Катод-нейтрализатор – основные конструктивные схемы, особенности протекания процессов генерации электронов, баланс частиц и энергии, режим запуска и работы. Особенности запуска и регулирования работы стационарного плазменного двигателя. Результаты эксплуатации стационарных плазменных двигателей в космосе. Методы инженерного расчета основных характеристик и геометрических размеров стационарного плазменного двигателя. Перспективы развития конструктивной схемы стационарного плазменного двигателя.

1.5.3. Двигатель с анодным слоем(АЗ: 2, СРС: 0,5)

Тип лекции: Проблемная лекция

Характеристики

Список файлов учебной работы