Исследование эффекта азимутального отклонения ионов в двигателях с замкнутым дрейфом

• Автор: Ивахненко, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава Г АЗИМУТАЛЬНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ИОНОВ В ДВИГАТЕЛЯХ С 3АМКНУТЫМ ДРЕЙФОМ
1.1. Разработка и эксплуатация холловских двигателей. Обзор существующих моделей
1.2. Эффект азимутального отклонения в двигателях с
замкнутым дрейфом
1.3. Современные методы диагностики двигателей с
замкнутым холловским током
1.4. Влияние эффекта азимутального отклонения ионов
на характеристики двигателей с замкнутым холловским током с низкой плотностью ионного потока
1.5. Постановка задачи исследования
Глава 2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖЕНИЕ
ИОНОВ В ДВИГАТЕЛЯХ С ЗАМКНУТЫМ ДРЕЙФОМ
2.1. Движение иона в ускорительном канале двигателя.
Удельный магнитный поток
2.2. Влияние магнитного поля в канале двигателя с низкой плотностью ионного потока на форму пучка двигателя в дрейфовом промежутке
2.3. Влияние угла азимутального отклонения на ускорение вращения космического аппарата
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОТОКОВ В ДВИГАТЕЛЕ
С АЗИМУТАЛЬНЫМ ДРЕЙФОМ
3.1. Физический смысл удельного магнитного потока
3.2. Расчет удельного магнитного потока
3.3. Экспериментальное измерение распределения индукции магнитного поля

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИЗМЕРЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ИОНОВ
4.1. Методы диагностики параметров ионного потока
4.2. Оборудование и экспериментальная установка
4.3. Измерение азимутального отклонения ионов различных
газов
4.4. Измерение функции распределения ионов по энергиям за срезом ускорительного канала для различных газов
4.5. Обсуждение результатов исследования
Глава 5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ЗОНЫ
ИОНИЗАЦИИ, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПЛАЗМЫ, НАИБОЛЕЕ ВЕРОЯТНОЙ ЭНЕРГИИ ИОНОВ В КАНАЛЕ ДВИГАТЕЛЯ ПО УГЛОВОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ИОНОВ В ДРЕЙФОВОМ ПРОМЕЖУТКЕ
5.1. Математическая модель разряда в канале двигателя с замкнутым дрейфом
5.2. Связь распределения параметров плазмы в ускорительном канале с угловым распределением ионов за срезом двигателя
5.3. Методика определения наиболее вероятной энергии ионов в пучке двигателя по измерению азимутального отклонения
ионов за срезом двигателя
5.4. Методики определения распределения потенциала плазмы в разрядном промежутке, а также локализации зоны ионизации
по угловому распределению ионов на срезе двигателя
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Двигатели с азимутальным дрейфом электронов более 40 лет успешно эксплуатируются на космических аппаратах [1,2,3,4]. Они широко используются для коррекции орбиты спутников, а также для маршевых операций по изменению высоты полета [5]. В основе принципа работы таких двигателей - создание газового разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях. Такой разряд позволяет ограничить подвижность электронов и создать большие электрические поля в плазме. Этот эффект используется в большом количестве газоразрядных устройств, требующих увеличения плотности заряженных частиц при малых концентрациях плазмообразующего газа [6, 7, 8].
Характерной чертой таких устройств является наличие азимутального отклонения ионов от прямолинейной траектории [2]. Величина его определяется параметрами газового разряда, что дает возможность использовать этот эффект для формирования новых способов диагностики двигателей с разрядом в ЕХВ полях. В предыдущих работах использование этого эффекта для диагностики плазмы двигателей с азимутальным дрейфом не было описано. Основным преимуществом таких методов будет являться тот факт, что оснастка для диагностики двигателя не влияет на физические процессы в разряде, в отличие от распространенных методов. Другими словами, на основе эффекта азимутального отклонения ионов могут быть разработаны бесконтактные методы диагностики газового разряда в скрещенных полях Е><В полях.
Также можно отметить, что в настоящее время активно развивается новое направление разработок перспективных космических аппаратов. Это аппараты для научно-исследовательских целей. Среди этих целей -получение сверхчистых материалов и веществ, фундаментальные исследования в условиях невесомости, зондирование поверхности планеты. Такие аппараты предъявляют повышенные требования к работе двигательной

1.5. Постановка задачи исследования
На основании выше сказанного, сформулируем задачи, подлежащие исследованию в данной работе:
1. Теоретическое описание процессов, определяющих азимутальное отклонение ионов в канале с замкнутым дрейфом электронов.
2. Анализ физических причин углового и линейного отклонения иона в двигателях с низкой плотностью ионного потока.
3. Разработка методов диагностики углового отклонения ионов. Экспериментальное подтверждение полученных зависимостей и критериев.
4. Исследование влияния распределения магнитного поля на азимутальное отклонение ионов.
5. Разработка основ методики определения наиболее вероятной энергии ионов в пучке на основе эффекта углового отклонения.
6. Разработка основ методики определения положения анодного слоя в канале.
7. Разработка основ методики определения распределения потенциала в канале.