JPH0343678A - アークジェット・スラスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的に宇宙飛行体を操作する小型Ｐｌｔ進方
式、とくにアーク付着を改善し、したがって効率を改善
するいくつかの特徴の１つを利用した電気熱アークジェ
ット・スラスタに関する。

［従来の技術］ 通常知られたように、電気熱アークジェット・スラスタ
は、アーク放゛市から熱を流動する推進剤に伝達するこ
とにより電気エネルギを熱エネルギに変換し、またノズ
ルを通るｉ５温推進剤の膨脹によって熱エネルギから一
方向運動エネルギに変換している。アークジェット・ス
ラスタの歴史的概観から構造および作用ならびにこの型
の電気熱推進に関連する問題を説明するため、下記の刊
行物を参照されたい。

Ｌ、　Ｅ、　ＷａｌｌｎｅｒおよびＪ、　ｃｚ；ｈｅ、
　、＋ｒ、共著“宇宙推進用アークジェット・スラスダ
′ （１９６５年６月発行、）ＩＡＳ＾Ｔｅｃｈ　Ｎｏｔｅ
Ｄ−２８６８）、 Ｆ、　Ｇ、　Ｐｅｎｚｇ著“アーク加熱、熱ジェット・
エンジン″ （１９６６年３月、ＡＤ６７１５０１．１１ｏ１１ｏｉ
ａｎ　　空車４地）、 ｎ、　Ｇ、　Ｊａｈｎ著゛′電気推進の物理”（１９６
８年、ＨｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ　Ｂｏｏｋ　Ｃｏｍｐａ
ｎｙ発行）。

さらにＧ、　Ｌ、　Ｃａｎｎに与えられた米国特許第４
゜５４８．０３３号にｔ３注目されたい、大部分の電気
熱アークジェット・スラスタは、共通の特徴として、ノ
ズル本体の形式の陽也−および円錐形先端を備えた円筒
形ロッドの形式のＩ１１極を有する。ノズル体は本体後
部の絞りおよびその前方部分のノズルによって形成され
たアーク室を有する。陰極ロッドはノズル本体の縦軸線
と整合し、その円錐形先端はアーク室上流端との間に間
隙を形成するように絞りから離れて延びている。

［発明が解決しようとする問題点］ 現在開発されている電気熱アークジェット・スラスタは
、効率が主として冷凍流損失と称する損失機構によって
制限されている。冷凍流損失はイオン化、分解および分
子励起状態へのエネルギの析出を含んでいる。冷凍流損
失は、推進ガスが電気アークとの密接によりきわめて高
温に加熱されついでノズルから排出するとき生ずる。？
Ａ準内的アークジェットスラスタにおいて、高圧区域に
おける不十分な線菌時間は、イオンまたは分解した分子
を再結合するかまたはその励起状態を緩和することがで
きる。したがって、これらの状態に閉込められたエネル
ギは失われ、推力として利用することはできない。Ｉａ
ＱＬ的収縮アーク形状にお（）る冷凍流損失に加えて、
標準的収縮アークジェットでは質措流の大きい変動が許
されない。その訳は、アークが熱伝達および熱エネルギ
の運動エネルギへの変換の不十分な区域へ゛吹付け″ら
れるかうである。

したがって、アーク・スラスタにおいて、効率を改善す
るような、アーク付着の新規な改善の達成が必要である
。

Ｆ問題点を解決するための手段および作用］本発明は上
記必要性を充足するように構成された、効率を改善した
、アークジェット・スラスタを得るものである。本発明
は従来技術において公知でないいくつかの異なった特徴
を含み、それら１よこれまで遭遇した問題点を標準的ア
ークジェット・スラスタの付着区域のＩＱ御によってほ
ぼ改善し、本発明のアークジェット・スラスタが宇宙飛
行体を操作する経済的なかつ信頼性のある推進方式とな
ることを約束するものである。大部分の特徴は、同じア
ークジェット・スラスタにおいて有利に組合わされ、効
率をいちじるしく改善し作用を最善のものとし、ある場
合にはその特徴のあるものから得られる利点は異なった
スラスタにおける他の利点とは別に享受することができ
る。

基本的に、本発明の特徴は、絶縁体の適当な使用による
アーク付着区域の位置を制御することによって、またこ
の区域下流の条件を再結合の発生および冷凍流損失の緩
和ができるようにすることによってアークジェット・ス
ラスタの効率および融通性を改善することである。本発
明の１つの特徴は、アーク付着を収縮したアーク形状の
膨脹ノズルの後方にまたは上流に押しやる電気絶縁体使
用の技術に関する。他の特徴は、収縮したアーク形状に
おける付着制御と組合わされた、発散／収斂部分の使用
に関する。なお別の特徴は、上記２つの特徴のいずれか
と組合わされ、絶縁体の腐食なしに絶縁体およびアーク
付着区域の密接を達成する、（物質のない）熱的にまた
機械的に絶縁された空間の使用に関する。１１１後の特
徴は、上記３つの特徴のいずれか１つと組合わされ、冷
凍流鴫失の補償によって効率を改善りる、二次推進剤噴
射の使用に関する。

したがって、本発明はアークジェット・スラスタにおい
て、＠　環状絞りおよび環状ノズルを形成する装置であ
って、直列に設けられかつ一緒にアーク室を形成する内
面をそれぞれ有し、前記絞りはその内向と同様に軸方向
に延びる音速から超音速への遷移区域を形成する、前記
装置、υ　前記絞りの第１環状部分であって、電気的に
絶縁性で絶縁体を形成する前記第１環状部分、０　前記
絞りの第２環状部分であって、導電性で前記絶縁体と並
んでかつその上流に設けられた陽極を形成し、前記絶縁
体および陽極は前記絞りによって形成された前記遷移区
域と１ｉｊｌ様に軸方向に延びかつそれに沿って設けら
れた、前記第２環状部分、０前記絞り陽極の上流に隣接
しかつそこから離れて設けられた先端を有する長い部材
であって、前記部材は導電性で全体的に前記アーク室と
同様に延びる間隙によって荊記陽也から離れた陰極を形
成する、前記長い部材、および０　前記陽極から前記陰
極まで前記アーク室内に電気アークを発生するように前
記陽極および陰極間に電気的ポテンシャルを加え、前記
アークは前記絞りの前記遷移区域を通って流れる推進７
Ｊスを加熱し前記ノズルを通って心服させる装置であっ
て、前記絶縁体を陰極下流に設けることは前記電気的ア
ークの拡散および付着を前記絞りの前記遷移区域の前記
陽極区域に発生させ、前記アーク拡散および付着の移動
が前記絞りを通る推進ｊＪス質量流の変化に対応して前
記絶縁体を通って下流に前記ノズルに達するのを”防止
する前記装置の、組合わせを含む、アークジェット・ス
ラスタを得るものである。

ざらに、本発明のアークジェット・スラスタは、並んで
設けられた陽極Ｊ３よび絶縁体上に形成された発散およ
び収斂する並んで設けられた絞り面部分によって室内に
形成された対応する心服および圧縮凹所を備えることが
できる。心服および圧細門所は陽極に対してアーク付＠
および発散のための低圧区域を形成する。さらに、本発
明のスラスタは、陽極と絶縁体との間に静止ガス区域を
形成する熱的および機械的に絶縁した区域を形成する絞
り上の装置および対応して温度を低くし、アーク付着お
よび陽極における拡散区域からその位置をさらに離す中
間面を備えることができる。またスラスタは絶縁体を通
ってアーク室に達する通路を形成し、冷凍流損失を補償
するためアーク付着および拡散区域下流の室内への推進
ガスの二次流用通路を備えることができる。

本発明のこれらのおよび他の発明の利点および効果は、
本発明の説明的実施例を図示しかつ説明する図面を参照
してなされる下記の説明の一読から明らかになるであろ
う。

下記の説明にａ３いて、同じ参照符号はいくつかの図面
を通して同じまたは対応する部分を示すものである。

［実施例］ 図面とくに第１図において、線図的破断形式で示された
従来技術の標準的収縮アーク形状熱電アークジェット・
スラスタは全体的に符Ｑ１０で示されている。通常知ら
れているように、アークジェット・スラスタ１０は基本
的にＩＳ電性金属よりなる円筒形本体形式の陽極１２、
および円錐形先端１６を備えた導電性金属よりなる長い
円筒形ロッド形式の陰極１４を有する。陽極本体１２は
、本体後部の円筒形内面２２の形式の絞り２０およびそ
の前部の円錐形内面２６の形式のノズル２４によって形
成されたアーク室１８を有する。陰極ロッド１４は陽極
本体１２の縦軸線へに整合しその先端１６は間に間隙２
８を形成するように絞り２０から離れてアーク室１８上
流に延びている。

出力制御器３０は陽極本体１２と陰極ロッド１４との間
に電気的に接続され、陽極本体１２を正電位、陰極ロッ
ド１４を負電位とする電気的ポテンシャルをその間に確
立するように公知の方法で作用し、間隙２８を横切って
アーク３２の発生を開始する。出力制御器３０は、その
要素がこの技術において公知でありそれらを詳細に再現
することはアークジェット・スラスタ１０の説明を複雑
にするだけで明瞭にするものでないから、ブロック形式
で示しである。

アーク３２はまず絞り２０人口で、陰４４１０ツド１４
と陽極本体１２との間で発生する。ついで、アーク３２
は推進ガスの高辻渦状流によって絞り２０の面２２に沿
って−下流に押しやられ、矢印３４で示すように、間隙
２８を通り絞り２０を通り、スラスタ１０のノズル２４
の亜音速−超音速繊維区域から排出する。アーク３２は
陽極本体１２のノズル２４の而２６において安定する。

上記標準的収縮アーク形状のアークジェット・スラスタ
１０において、電気アーク３２は、収縮円筒面２２の平
行電極形状によりまた推進剤の接線方向噴射により発生
ずる誘導渦の半径方間ガス動圧によって゛収縮”される
。推進ガスは、較り２０の区域でまた絞り出口下流のノ
ズル２４の口３６にお番ノるアーク拡散メ域で加熱され
る。この過熱ガスＵノズル２２から排出して推力を発生
する。アークジェット・スラスタ１０の電気回路は、陰
極ロッド１４と陽極本体１２との間においてノズル口３
６の区域で発生するアーク付着によって完成する。陽極
本体１２内におけるアーク３２付るの位置は、アーク拡
散区域をノズル２２下流に押す質量流により、またアー
ク付着用導電区域すなわち陽掬本体の利用可能性によっ
て決定される。

最近の１記標準的構造を右するアークジェット・スラス
タのテストは、アークジェット作用の２つの重要な事態
を発見した。これらのテストにおいて、アーク拡散区域
では推進ガスに対する大部分の熱伝達が実施されること
が分った。絞り２０の区域における熱伝達は、絞りの長
さを変化することによりパラメータを変化して細穴され
た。記録された作用によれば、良さがゼロになったとし
ても、スラスタはほぼ向じように作用した。このテスト
における第１の重要な発見はアーク付着の格別の重要性
であり、質量流恐が変化するときスラスタの効率はいち
じるしく変化することであった。１０〜１５％のｆｆｆ
ｆ１流の変化は全効率の２５％にも及ぶ変化を生じた。

前記のように、買罎流変化はアーク拡散区域の位置およ
びアーク付着区域を変化する。

効率の大きい変動はうけ入れ難いものである。

その訳は、宇宙飛行体が、推進剤を供給する１１１１進
タンク供給圧力したがって質Ｆｌｔ流が最初の点火から
使用の最後まで半分に低下しつる、゛吹出し”方法を使
用しているためである。したがって、質量流が変化する
状態におけるアーク付着区域のｉ制御は、吹出し推進剤
供給方式におけるアークジェット・スラスタの常時の使
用に対して重要である。

従来の解析およびテストから、スラスタ効率の大きい変
化はアーク付着から陽極に加えられたエネルギ伍ならび
に冷凍流損失に失われるエネルギ量に関連する。冷凍流
損失を最少にするため、ノズルにおけるｒｉＩｊ服に先
立つ付加的滞留時間が有利であることが知られている。

もし付加的１ｆｔｌｆｆｉ時間が高圧および／または低
温の区域において消費され実質的な混合および陽極に生
ずる溶融がなければ、これはとくに右動である。本発明
の特徴を、この目的を達成すること、変化する質量流に
対するアーク付着区域の移動、およびＬ記ｆＩ準的アー
クジェット１０の欠点を最少にすることに直接関連して
説明する。

第２図は本発明によって達成された効率を改善したアー
クジェット・スラスタ４０の第１実施例を示している。

第１実施例は、収縮アーク構造のスラスタ心眼ノズル前
方のアーク付着および拡散を強制するための電気的絶縁
技術の使用を示している。

基本的に、アークジェット・スラスタ４０は、環状絞り
４４および環状ノズル４６を形成する円筒形本体４２を
有し、それらは本体４２の後方および前方部分に直ダ１
に設けられかつそれぞれ円筒形および円錐形内面４８．
５０を有し、それらの面は一緒にアーク室５２を形成し
ている。絞り４４は内面４８と同様に軸方向に延びるア
ークジェット・スラスタ４０の亜音速−超音速遷移区域
を形成している。絞り４４の第１環状部分５４は、電気
絶縁材料から作られた絶縁体である。たとえば、絶縁体
５４の材料は窒化硼素、アルミナ、水晶または適当な高
温絶縁体である。絞り４４の第２環状部分５６は、導電
性材料から作られた陽極である。たとえば、陽Ｉｆｉ５
６の金属はタングステンとすることができる。陽極５６
は絶縁体５４と並んでかつそこから上流に設けられてい
る。また直列に設けられた絶縁体４４および陽極５６は
、絞り４４によって形成された遷移区域と軸方向に同様
に延びかつそれに沿って設けられている。

スラスタ４０はさらに、絞り４４に隣接して設けられか
つそこから上流に離れた円錐形チップ６０を有する、円
筒形ロッド５８の形式の長い部材を備えている。ロッド
５８はタングステンのような導電性金属よりなり、全体
的にアーク室５２と同じ長さ延びる間隙６２によって陽
極から離れた陰極を形成している。とくに、陰極５８は
本体４２の縦軸線８に整合し、その先端６０はアーク室
５２の上流端内に延びている。

動力制御＠６４Ｇよ陽極５６と陰極５８との間に電気的
に接続され、その間に、環状陽極が正で陰極が負である
、電気的ボテンシＶルを確立するため公知の方法で作用
することかでき、間隙６２を通して７−ク６６の発生を
開始つる。動力Ｉｌ＋御樫６４は４１準的従来技術のス
ラスタに使用されたものとそれ自体同じであり、その要
素がこの技術において公知であるためブロック形式で示
され、それらを詳細に再現することは明瞭さを加えるこ
とがないばかりでなく却ってスラスタ４０の説明の複ｍ
さを増加することになるだけである。

従来のように、室５２内で発生したアーク６６は、矢印
６８で示されたように、室を通って流れる推進ガスの加
熱、およびスラスタノズル４６を油るその膨脹を生ずる
。しかしながら、効率を改善した本発明のスラスタ４０
の場合、陽極５６から下流に絶縁体５４を設けることは
、アーク６６の拡散および付着を、第２ＦＡに示すよう
に、絞り４４の陽極５６区域したがって遷移区域に生じ
、拡散および付着区域が、絞り４４を通る推進ガス質量
流変化に応じて、絶縁体５４を通って下流へノズル４６
まで移動するのを防止する。

上記較り４４における電気絶縁体の使用は、アーク付着
制御を達成しかつ冷凍流損失の緩和を促進する。電気ア
ーク６６は、絶縁体５４付近の圧力によりまたノズル４
６を絶縁体５４上流に設置された陽極５６を通る電流の
戻り通路から絶縁することによって、絞り４４を吹抜け
ることをｖ１限される。

また付加的絶縁は、陽１に５６が付着区域の上流に電流
が流れることを許さないことにより、所賃の付着位置を
確保するため利用される。そのような付加的絶縁体の使
用は第３図に示され、絞り４４の第３環状電気絶縁部分
は別の絶縁体７０を形成し、絶縁体７０は陽極５６と並
んで、そこから上流にかつ遷移区域から上流に、陽極よ
り陰極５８に−Ｍ　ｔ！近して設けられている。上流絶
縁体７０はすべての質Ｍ流ａ３よび動力レベルにおいて
所要の効果を達成する必飲はない。たとえば、１２〜１
５８１ｐ以下の電流レベルにおいて、陽極５６上流に設
けられたすべての本体４２が陽極と同じ′ｓ電性林料か
ら作られでいるならば、非ＩＫ食性起動が達成される。

２５ａｕ以上において、腐食を防止するため陽極５６区
域の本体４２の区域でアークコラムの動的に誘導された
運動を迅速なガスに単に中継することは困難である。し
たがって、−ｖＪ高い１ｔｆ流レベルにおいて、上流本
体部分は第３図の絶縁体７０の形式にされなければなら
ない。

しかしながら、ノズル４６は電気的絶縁材料から作られ
る必要はない。その材料は適当な高温絶縁体、または戻
り電流回路が形成されないならば、タングステンまたは
レニウムのようなｉ！４濡金属のいずれかとすることが
できる。

アーク６６から流動ガスへの熱伝達は主として陽極５６
のアーク拡散および付着区域に起こる。

もしこの区域が、絞り４４内の高圧によりアーク３２の
拡散を許さなければ、挺進渦流は回転しかつ拡散しアー
クは陽極区域の局部的溶融を阻止する。冷凍流損失の防
止に必要な、エネルギモードの緩和は陽極５６の直ぐ下
流の絶縁体５４の区域に起こる。絶縁体区域の長さおよ
び直径は異なった動力レベルおよび質量流に対して変化
する。推力を得るための過熱推進剤の膨脹はノズル４６
で起こる。

第３図は、符号４０Ａで示した、本発明の除理によって
構成され、下記の付加的特徴を除いて第２図の第１実施
例と同じ構造を有する、効率を改善したアークジェット
・スラスタの第２実施例を示す。第２実施例は、並んで
設けられた陽極５６および絶縁体５４上に形成された、
収斂および発散する対応して並んだ収縮面部分７４．７
６によって、アーク室５２に形成された、膨脹および圧
縮凹所７２の使用を示している。膨ｌｌ！おにび圧縮凹
所７２は、アーク付着および拡散用陽極５６において低
圧区域を形成する。しかして、凹所７２はアーク付着制
御および低圧陽極付着の両目的の達成を可能とする。す
べての絶縁性のおよび電気的に絶縁された区域は、第２
図のスラスタ４０におけるものと同じにすることができ
る。絞り４４の表面構造は、ｗＡ極５６における低圧ア
ーク拡散および付着区域を可能にするように変更される
。

圧力を制御しかつ図示のような変更構造を使用すること
により、陽＠Ａ３６ｈ流の絞り４４区域の腐食を（絞り
区域が導電性またはポテンシャル電流戻り通路であると
き）少なくすることができる。

第４図は、符号４０Ｂで示された、本発明の原理によっ
て構成され、下記の付加的特徴を除いて第２図の第１実
施例と同じ構造を有する、効率を改善した、アークジェ
ット・スラスタの第３実施例を示す。第３実施例は陽極
５６と絶縁体５４との間の熱的および機械的絶縁区域を
形成する絞り４４の装置の使用を示している。とくに、
前記区域は内部ガス静止区域７８および外側機械的中間
面８０を形成し、中間面８０は陽極５６による絶縁体５
４の加熱を対応して減少し、絶縁体の位置を陽極５６に
おけるアーク付着および拡散区域からさらに１１す。こ
の特徴は（第４図に示づように）第２図の特徴、または
第２図および第３図の特徴と組合わせて使用することが
できる。

−殻内に言えば、２つの導体の間の電気的絶縁または導
体と絶縁体との間の熱的および機械的絶縁は、間隔を制
御することによりこれらの表面間に十分な間隙を維持す
ることによって達成される。

もし２つの材料がきわめて高い温度にあり、材料の一方
を他の材料より低温になし得るならば、物理的絶縁は低
温材料の昇華を防止するため厳格なものとすることがで
きる。第２図および第３図において、絶縁体５４の材料
は戻り電流通路を形成する陽極５６の材料と接触して設
置ノられる。テストおよび解析によれば、ある条件のも
とで導電性局部的陽極付着区域は電気絶縁材料の安定温
度をこえる温度に達することができることが分かった。

一方線縁体／Ｓ電体中間面の旨くいったテストは、絶縁
材料の重大な腐食が起らない１０〜３ＱｋＷをこえる範
囲のテストにおいて、２ｋｗ以下の出力レベルで実施さ
れた。

第４図は、電気絶縁体５４から陽＠Ａ５６のアーク付着
区域を熱的にまた機械的に絶縁するための、静止ガス室
または区［７Ｂの使用を示している。

１ｇｉ！極と絶縁体との間の面積の縮小した機械的中置
市８０は、アーク付着の局部的区域から離され、電流戻
り電極または陽極５６から絶縁体５４への熱伝達は最少
となる。静止ガス区域７８は、もしそれらの区域が十分
量ざく作られるならば、大黴の推進剤流にほとんど影響
がない。静止ガス区域７５は表面部分付近に冷たいガス
を使用し、したがってガスの静止温度は陽極５６の温度
よりはるかに低い。

第５図は、符号４０Ｇで示された、本発明の原理によっ
て構成され、下記の特徴を除いて第３図の第２実施例と
同じ構造を有する第４実施例を示している。第４実施例
は、絶縁体５４を通してアーク室５２まで形成される通
路の使用を示し、前記通路は、冷凍流損失を補償するた
め、矢印８４で示したような、陽極５６のようなアーク
付着および拡散区域下流の室５，２内への推進ガス二次
流の通路を形成している。この特徴は第２図の特徴と、
またはく第５図に示すように）第２図ならびに第３図の
特徴と組合わせかつ、第４図の特徴とともにまたはそれ
なしに使用することができる。

一般に、冷凍流損失は分子間の再結合および分離を促進
することによって、はぼ最少にされる。

これらの現象の頻度は高圧および低温区域において高い
。これらの双方の現象は、少蟻の推進剤ガスを電１４６
６に接触することなく噴射することによって達成するこ
とができる。第５図は低圧付着ｔ１１１１１ｉの一部と
して二次噴射器の使用を示している。

−次推進剤噴朗６８はアーク拡散は域におけるアーク６
６との接触によって加熱される。主推進剤噴割に先立っ
て、推進剤流の一部は（図示しない）適当な装置により
絶縁体５４に内ｊａされた二次供給通路８２に分流され
る。この低温流はノズル４６の直ぐ上流にあるアーク室
５２の予＠膨脹区域に流入して、再結合および緩和を促
進する。そうでなければ、このような二次噴剖を、間隙
を二次、噴躬用荊室とした、第４図の第３の特徴を有す
る間隙絶縁に使用することができる。

本発明およびその付随する多くの利点は前記説明から分
かるであろうが、形式、構造およびその各部分の配凶に
おける種々の変更が、本発明の精神および範囲から離れ
ることなくまたはその材料の）り点を犠牲にすることな
しに実施し得るものであり、前記型式は単に好ましいま
た（よ例示的実施例であると考えるべきである。

［発明の効果〕 本発明は、アークジェット・スラスタにおいて陽極とノ
ズルとの間に絶縁体を設けることにより、４゜ アークを安定にし、推進剤の加熱の効率を改善すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の標準的アークジェット・スラスタ
の陰極ロッドおよび陽極ノズル本体の線図的軸方向１ｌ
ｉｒｌＩ１図。 第２図は、本発明によって構成された、効率を改善した
、アークジェット・スラスタ第１実施例の陰極ロッドお
よび陽極ノズル本体の線図的軸方向断面図。 第３図は、本発明によって構成された、アークジェット
・スラスタ第２実施例の陰極ロッドおよび陽極ノズル本
体の線図的軸方向断面図。 第４図は、本発明によって構成された、アークジェット
・スラスタ第３実施例の陰極ロッドおよび陽極ノズル本
体の線図的軸方向断面図。 第５図は、本発明によって構成された、アークジェット
・スラスタ第４実施例の陰極ロッドおよび陽極ノズル本
体の線図的軸方向断面図。 ４０．４０Ａ−Ｃ・・・アークジェット・スラスタ、４
２・・・円筒形本体、４４・・・絞り、４６・・・ノズ
ル、４８．５０・・・内面、５２・・・アーク室、５６
・・・陽極、５８・・・ロッド、６０・・・先端、６２
・・・間隙、６４・・・動力ｔＩｌｌ　ａｌｌ器、６６
・・・アーク、７０・・・絶縁体、７２・・・凹所、７
４．７６・・・収縮面部分、７８・・・ガス静止区域、
８０・・・中間命、８２・・・二次供給通路。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）アークジェット・スラスタにおいて、 （ａ）環状絞りおよび環状ノズルを形成する装置であつ
   て、直列に設けられかつ一緒にアーク室を形成する内面
   をそれぞれ有し、前記絞りはその内面と同様に軸方向に
   延びる亜音速から超音速への遷移区域を形成する、前記
   装置、 （ｂ）前記絞りの第１環状部分であつて、電気的に絶縁
   性で絶縁体を形成する前記第１環状部分、 （ｃ）前記絞りの第２環状部分であつて、導電性で前記
   絶縁体と並んでかつその上流に設けられた陽極を形成し
   、前記絶縁体および陽極は前記絞りによつて形成された
   前記遷移区域と同様に軸方向に延びかつそれに沿つて設
   けられた、前記第２環状部分、 （ｄ）前記絞り陽極の上流に隣接しかつそこから離れて
   設けられた先端を有する長い部材であつて、前記部材は
   導電性で全体的に前記アーク室と同様に延びる間隙によ
   つて前記陽極から離れた陰極を形成する、前記長い部材
   、および （ｅ）前記陽極から前記陰極まで前記アーク室内に電気
   アークを発生するように前記陽極および陰極に電気的ポ
   テンシャルを加え、前記アークは前記絞りの前記遷移区
   域を通つて流れる推進ガスを加熱し前記ノズルを通つて
   膨脹させる装置であつて、前記絶縁体を前記陽極下流に
   設けることで前記電気的アークの拡散および付着を前記
   絞りの前記遷移区域における前記陽極区域に発生させ、
   前記アーク拡散および付着区域の移動が前記絞りを通る
   推進ガス質量流の変化に対応して前記絶縁体を通つて下
   流に前記ノズルに達するのを防止する前記装置 の組合わせを含む、前記アークジェット・スラスタ。
2. （２）電気的に絶縁性で前記陽極と並んで、かつその上
   流の、そして前記陽極より前記陰極に一層近くに設けら
   れた他の絶縁体を形成する、前記絞りの第３環状部分を
   さらに有する、請求項１記載のアークジェット・スラス
   タ。
3. （３）前記並んで設けられた陽極および絶縁体上に形成
   された収縮しまた拡散する収縮面部分によつて前記室内
   に形成された対応する膨脹および圧縮凹所であつて、ア
   ーク付着および拡散のため前記陽極に低圧区域を形成す
   る前記膨脹および圧縮凹所をさらに有する、請求項１記
   載のアークジェット・スラスタ。
4. （４）前記陽極と前記絶縁体との間に静止ガス区域を形
   成する熱的および機械的絶縁区域を画定する前記絞り上
   の装置と前記絶縁体の温度を対応して低くし絶縁体の位
   置をアーク付着および前記陽極の拡散区域からさらに離
   す機械的中間面をさらに有する、請求項３記載のアーク
   ジェット・スラスタ。
5. （５）前記絶縁体を通つて前記アーク室に達する通路を
   形成し冷凍流損失を補償するためアーク付着および拡散
   区域下流の前記室内への推進ガスの二次流通路を形成す
   る装置をさらに有する、請求項４記載のアークジェット
   ・スラスタ。
6. （６）電気的に絶縁性で前記陽極と並んで、かつその上
   流の、そして前記陽極より前記陰極に一層近くに設けら
   れた他の絶縁体を形成する、前記絞りの第３環状部分を
   ざらに有する、請求項３記載のアークジェット・スラス
   タ。
7. （７）前記陽極と前記絶縁体との間に静止ガス区域を形
   成する熱的および機械的絶縁区域を画定する前記絞り上
   の装置と前記絶縁体の温度を対応して低くし絶縁体の位
   置をアーク付着および前記陽極の拡散区域から離す機械
   的中間面をさらに有する、請求項６記載のアークジェッ
   ト・スラスタ。
8. （８）前記絶縁体を通つて前記アーク室に達する通路を
   形成し冷凍流損失を補償するためアーク付着および拡散
   区域下流の前記室内への推進ガスの二次流通路を形成す
   る装置をさらに有する、請求項６記載のアークジエツト
   ・スラスタ。
9. （９）前記絶縁体を通つて前記アーク室に達する通路を
   形成し冷凍流損失を補償するためアーク付着および拡散
   区域下流の前記室内への推進ガスの二次流の通路を形成
   する装置をさらに有する、請求項３記載のアークジェッ
   ト・スラスタ。
10. （１０）前記陽極と前記絶縁体との間にガス静止区域を
    形成する熱的および機械的絶縁区域を画定する前記絞り
    上の装置と対応して前記絶縁体の温度を低くし絶縁体の
    位置を前記陽極のアーク付着および陽極拡散区域から離
    す機械的中間面をさらに有する、請求項１記載のアーク
    ジェット・スラスタ。
11. （１１）前記絶縁体を通つて前記アーク室に達する通路
    を形成し冷凍流損失を補償するためアーク付着および拡
    散区域下流の前記室内への推進ガスの二次流の通路を形
    成する装置をさらに有する、請求項１０記載のアークジ
    ェット・スラスタ。
12. （１２）電気的に絶縁性で前記陽極と並んで、かつその
    上流に、そして前記陽極より前記陰極に一層近くに設け
    られた他の絶縁体を形成する、前記絞りの第３環状部分
    をさらに有する、請求項１０記載のアークジェット・ス
    ラスタ。
13. （１３）前記絶縁体を通つて前記アーク室に達する通路
    を形成し冷凍流損失を補償するためアーク付着および拡
    散区域下流の前記室内への推進ガスの二次流通路を形成
    する装置をさらに有する、請求項１記載のアークジェッ
    ト・スラスタ。
14. （１４）電気的に絶縁性で前記陽極と並んで、かつその
    上流に、前記陽極より前記陰極に一層近く設けられた他
    の絶縁体を形成する前記絞りの第３環状部分をさらに有
    する、請求項１３記載のアークジェット・スラスタ。