An Experimental Study of an Ion Thruster with Electrodes of an Ion-Extraction System Made of a Fine-Structure Carbon–Carbon Composite

R. V. Akhmetzhanov; Ахметжанов Р. В.; A. V. Bogatyi; Богатый А. В.; E. A. Bogachev; Богачев Е. А.; S. V. Gordeev; Гордеев С. В.; A. B. Elakov; Елаков А. Б.; D. A. Kashirin; Каширин Д. А.; Yu. S. Perminova; Перминова Ю. С.; G. A. Popov; Попов Г. А.; M. V. Cherkasova; Черкасова М. В.

doi:10.31857/S0023420623700103

Исследовательские испытания ионного двигателя с электродами ионно-оптической системы, изготовленными из углерод-углеродного композиционного материала на основе нетканого углеродного каркаса

Авторы: Ахметжанов Р.В.¹, Богатый А.В.¹, Богачев Е.А.², Гордеев С.В.¹, Елаков А.Б.², Каширин Д.А.¹, Перминова Ю.С.², Попов Г.А.¹, Черкасова М.В.¹
Учреждения:
1. Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института
2. АО “Композит”
Выпуск: Том 61, № 5 (2023)
Страницы: 439-444
Раздел: Статьи
URL: https://kld-journal.fedlab.ru/0023-4206/article/view/672624
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420623700103
EDN: https://elibrary.ru/HEPQOF
ID: 672624

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты тысячечасовых испытаний высокочастотного ионного двигателя (ВЧИД) с электродами ионно-оптической системы (ИОС), изготовленными из углерод-углеродного композиционного материала. После проведения испытаний выполнена оценка качества поверхности ускоряющего электрода ИОС-двигателя — ключевого элемента конструкции ВЧИД с точки зрения ресурса, которая проводилась визуальным осмотром и сканирующей электронной микроскопией (СЭМ). Была определена максимальная глубина эрозионной выемки на поверхности ускоряющего электрода. Методом микрорентгеноспектрального анализа был проведен элементный анализ поверхностей электрода.

Список литературы

Kanev S.V., Petukhov V.G., Popov G.A., Khartov S.A. Electro-rocket ramjet thruster for compensating the aerodynamic drag of a low-orbit spacecraft // Russian Aeronautics. 2015. V. 58. Iss. 3. P. 286–291. https://doi.org/10.3103/S106879981503006X
Popov G.A., Suvorov M.O., Syrin S.A., Khartov S.A. Air-Breathing ramjet electric propulsion thruster for controlling low-orbit spacecraft motion and for compensating its aerodynamic drag // Advances in the Astronautical Sciences. 2017. V. 161. P. 833–841.
Erofeev A.I., Nikiforov A.P., Popov G.A. et al. Air-Breathing Ramjet Electric Propulsion for Controlling Low-Orbit Spacecraft Motion to Compensate for Aerodynamic Drag // Solar System Research. 2017. V. 51. Iss. 7. P. 639–645. https://doi.org/10.1134/S0038094617070048
Gordeev S., Kanev S., Khartov S. et al. Electric propulsion system based on the air-breathing radio-frequency ion thruster using the upper atmosphere gases as propellant // Proc. 69th Intern. Astronautical Congress. Bremen, Germany, 1–5 Oct. 2018. Art. ID: 42673.
Wallace N., Jameson P., Saunders C. et al. The GOCE Ion Propulsion Assembly – Lessons Learnt from the First 22 Months of Flight Operations // 32nd Intern. Electric Propulsion Conf. Wiesbaden, Germany, 11–15 Sept. 2011. Art. ID. IEPC-2011-327.
Steiger C., Romanazzo M., Emanuelli P.P. et al. Flying at the edge – Extremely low altitude operations for ESA’s drag-free gravity mission GOCE // AIAA Guidance, Navigation, and Control (GNC) Conf. Boston, MA, 19–22 Aug. 2013. Art. ID. AIAA 2013-4772.
Steiger C., Piñeiro J., Emanuelli P.P. Operating GOCE, the European Space Agency’s low-flying gravity mission // SpaceOps 2010 Conf. Delivering on the Dream Hosted by NASA. Huntsville, AL, 25–30 Apr. 2010. Art. ID. AIAA 2010-2125.
Asmus V.V., Volgutov R.V., Deryugina V.V. et al. Satellite Technologies Applied to Hydrometeorological Problems in the Arctic Region // Russian Meteorology and Hydrology. 2019. V. 44. Iss. 4. P. 250–261. https://doi.org/10.3103/S1068373919040046
Akhmetzhanov R., Loeb H.W., Cherkasova M.V., Obukhov V.A. Numerical Simulation of a System of Formation of an Intense Ion Beam From Gas Discharge Plasma of an Ion Thruster // 64th Intern. Astranautical Congress. Beijing, China, 23–27 Sept. 2013. Art. ID. IAC-13-C4.4.1.
Антипов Е.А., Балашов В.В., Вебер А.В. и др. Выбор конструкционных материалов для высокочастотных ионных двигателей // Электрон. журн. Тр. МАИ. 2013. № 65. 15 с. http://trudymai.ru/published.php?ID=35964
Абгарян В.К., Ахметжанов Р.В., Леб Х.В. и др. Моделирование эрозии ускоряющего электрода ионно-оптической системы ионного двигателя // Взаимодействие ионов с поверхностью: ВИП-2013: Тр. 21-й Международ. конф. 22–26 авг. 2013. Ярославль, Россия. 2013. Т. 1. С. 95–98.
Antropov N.N., Akhmetzhanov R.V., Bogatyy A.V. et al. Experimental research of radio-frequency ion thruster // Thermal Engineering. 2016. V. 63. Iss. 13. P. 957–963. https://doi.org/10.1134/S0040601516130036
Leiter H.J., Loeb H.W., Schartner K.-H. The RIT15 ion engines — A survey of the present state of radio frequency ion thruster technology and its future potentiality European Space Agency // Spacecraft Propulsion. 3rd Intern. Conf. 10–13 Oct. 2000, Cannes, France / ed. R.A. Harris; European Space Agency, 2001. ESASP-465. P. 423–432.
Abgaryan V.K., Kruglov K.I. Thermal model of RF ion thrusters and ion sources // J. Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2015. V. 9. Iss. 6. P. 1137–1143
Li J., Qiu J., Chu Y., Zhang T. et al. Ion Thruster Grid Lifetime Assessment Based on Its Structural Failure // Intern. J. Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engin. 2015. V. 9. Iss. 11. P. 1978–1981.
Богачев Е.А., Елаков А.Б., Белоглазов А.П., Денисов Ю.А., Тимофеев А.Н. Способ изготовления пористого каркаса-основы композиционного материала: Патент РФ № 2620810. Опубл. 29.05.2017. Бюл. № 16.
Goebel D., Katz I. Fundamental of electric propulsion: Ion and Hall Thrusters / Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology. Space and Technology Series. 2008. 493 p. https://doi.org/10.1002/9780470436448