В.Г.Рубин, аспирант
Московский физико-технический институт
Исследовательский центр им. М. В. Келдыша
Развитие аэрокосмической отрасли, в частности, увеличение сроков активного существования космических аппаратов (КА), предъявляет новые требования к двигательным установкам КА. Традиционно используемые для коррекции и поддержания орбиты жидкостные ракетные двигатели требуют больших запасов топлива, которые при сроке службы современного КЛА 10-15 лет могут быть сравнимы с весом полезной нагрузки. В настоящее время ведутся активные разработки новых, более эффективных типов двигателей, в частности холловских двигателей (ХД), изучению которых и посвящена настоящая работа.
Для усовершенствования данного типа двигателей необходимо глубокое понимание процессов в ускорительном канале и плазменной струе, взаимосвязи различных параметров плазмы. Для изучения плазмы ХД используются различные методы, которые делятся на контактные (например, зондовые) и бесконтактные. Преимущество бесконтактных методов заключается в том, что они не возмущают исследуемую плазму. В рамках данной работы были проведены измерения эмиссионного спектра излучения плазменной струи ХД.
Измерения проводились в широком диапазоне длин волн (350-860 нм), при этом спектральное разрешение составляло около 0,1 нм. Измерения проводились на восьми различных режимах работы двигателя, которые отличались друг от друга величиной разрядного напряжения, анодным расходом и токами магнитов. Были идентифицированы линии нейтрального и однократно ионизованного ксенона. Для обработки полученных результатов использовалась так называемая модель стационарной короны.
В результате обработки по полученным значениям интенсивностей излучения были вычислены электронная температура и степень ионизации струи на различных режимах. Точность полученных данных невелика в силу недостаточной точности используемых спектроскопических данных, однако она позволяет судить о тенденциях, т.е. об изменениях результатов в зависимости от различных параметров. В целом полученные данные согласуются с имеющимися представлениями и данными зондовых измерений.
Рис. 1 Спектр излучения струи ХД в диапазоне 614-685 нм
