RU2016119325A - Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги - Google Patents

Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги Download PDF

Info

Publication number
RU2016119325A
RU2016119325A RU2016119325A RU2016119325A RU2016119325A RU 2016119325 A RU2016119325 A RU 2016119325A RU 2016119325 A RU2016119325 A RU 2016119325A RU 2016119325 A RU2016119325 A RU 2016119325A RU 2016119325 A RU2016119325 A RU 2016119325A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vacuum chamber
test system
electrically
electrically conductive
conductive surface
Prior art date
Application number
RU2016119325A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2642990C2 (ru
Inventor
Дэвид Куимби КИНГ
Питер Янг ПЕТЕРСОН
Джастин Мэттью ПУЧЧИ
Original Assignee
Аэроджет Рокетдайн, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аэроджет Рокетдайн, Инк. filed Critical Аэроджет Рокетдайн, Инк.
Publication of RU2016119325A publication Critical patent/RU2016119325A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2642990C2 publication Critical patent/RU2642990C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037—Electrostatic ion thrusters
    • F03H1/0062—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field
    • F03H1/0075—Electrostatic ion thrusters grid-less with an applied magnetic field with an annular channel; Hall-effect thrusters with closed electron drift
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G01L21/30—Vacuum gauges by making use of ionisation effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J41/00—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas; Discharge tubes for evacuation by diffusion of ions
    • H01J41/02—Discharge tubes for measuring pressure of introduced gas or for detecting presence of gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G7/00—Simulating cosmonautic conditions, e.g. for conditioning crews
    • B64G2007/005—Space simulation vacuum chambers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Claims (24)

1. Способ испытаний плазменного реактивного двигателя малой тяги в земной вакуумной среде, содержащий следующие шаги:
помещение реактивного двигателя малой тяги в вакуумную камеру, которая, по меньшей мере, частично заземлена и, по меньшей мере, частично изготовлена из электропроводящего материала; и
электроизолирование электронов пучка, образованного реактивным двигателем малой тяги, от, по меньшей мере, одной электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
2. Способ по п. 1, в котором шаг электроизолирования включает в себя приложение напряжения электрического смещения к пучку.
3. Способ по п. 2, в котором электрическое напряжение смещения прикладывают к пучку с использованием электрода, расположенного внутри вакуумной камеры и электрически изолированного от нее.
4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий динамическое регулирование уровня напряжения, приложенного к электроду, в процессе работы реактивного двигателя малой тяги.
5. Способ по п. 4, в котором указанный уровень динамически регулируют в зависимости от, по меньшей мере, одного из следующего: плотность нейтрального газа внутри вакуумной камеры, напряжение катода реактивного двигателя малой тяги относительно вакуумной камеры, значение тока в плазме, вытекающей из реактивного двигателя малой тяги и величины тока, собранного на электроде.
6. Способ по п. 1, в котором шаг электроизолирования включает в себя приложение напряжения смещения к расположенному ниже по потоку концу или области вакуумной камеры так, что расположенный (расположенная) ниже по потоку конец или область имеет более положительный потенциал относительно ионно-электронного пучка.
7. Способ по п. 6, в котором расположенный ниже по потоку конец вакуумной камеры электрически изолируют от расположенного выше по потоку конца вакуумной камеры, который заземлен.
8. Способ по п. 1, в котором шаг электроизолирования включает в себя размещение непроводящего материала возле электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
9. Способ по п. 1, в котором шаг электроизолирования включает в себя размещение незаземленного материала возле электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
10. Способ по п. 1, в котором реактивный двигатель малой тяги содержит плавающее заземление.
11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий электроизолирование электронов или ионов пучка от, по меньшей мере, одной проводящей поверхности оборудования, размещенного внутри вакуумной камеры и электрически контактирующего с вакуумной камерой.
12. Испытательная система, содержащая
вакуумную камеру, по меньшей мере, частично изготовленную из электропроводящего материала и содержащую, по меньшей мере, первую часть, которая электрически заземлена; и
электрод, способный электрически изолировать электроны пучка, созданного реактивным двигателем малой тяги, от, по меньшей мере, одной электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
13. Испытательная система по п. 12, в которой электроны электрически изолированы от электропроводящей поверхности путем приложения к указанному пучку электрического напряжения смещения.
14. Испытательная система по п. 12, в которой электрод расположен внутри вакуумной камеры и электрически изолирован от вакуумной камеры.
15. Испытательная система по п. 14, дополнительно содержащая контроллер, предназначенный для облегчения регулирования уровня приложенного к электроду напряжения в процессе работы реактивного двигателя малой тяги.
16. Испытательная система по п. 15, в которой предусмотрено динамическое регулирование указанного уровня в зависимости от, по меньшей мере, одного из следующего: плотность нейтрального газа внутри вакуумной камеры, напряжение катода реактивного двигателя малой тяги относительно вакуумной камеры, значение тока в плазме, вытекающей из реактивного двигателя малой тяги, и величина тока, собранного на электроде.
17. Испытательная система по п. 12, в которой указанный электрод содержит, по меньшей мере, первую часть вакуумной камеры, которая имеет более положительный потенциал относительно ионно-электронного пучка.
18. Испытательная система по п. 17, в которой первая часть вакуумной камеры электрически изолирована от заземленной второй части вакуумной камеры.
19. Испытательная система по п. 12, дополнительно содержащая непроводящий материал, расположенный возле электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
20. Испытательная система по п. 12, дополнительно содержащая незаземленный материал, расположенный возле электропроводящей поверхности вакуумной камеры.
RU2016119325A 2013-11-04 2014-04-07 Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги RU2642990C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361899842P 2013-11-04 2013-11-04
US61/899,842 2013-11-04
PCT/US2014/033133 WO2015065518A1 (en) 2013-11-04 2014-04-07 Ground based systems and methods for testing reaction thrusters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016119325A true RU2016119325A (ru) 2017-12-07
RU2642990C2 RU2642990C2 (ru) 2018-01-29

Family

ID=53004899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119325A RU2642990C2 (ru) 2013-11-04 2014-04-07 Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10590919B2 (ru)
EP (1) EP3066341B1 (ru)
JP (1) JP6360903B2 (ru)
RU (1) RU2642990C2 (ru)
WO (1) WO2015065518A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105000202B (zh) * 2015-07-16 2016-05-04 兰州空间技术物理研究所 一种离子推力器试验设备的真空抽气系统
EP3755986A4 (en) * 2018-04-05 2021-11-17 Michigan Technological University ON-BOARD PROPULSION TEST DEVICE
CN109774988B (zh) * 2019-01-24 2021-09-03 哈尔滨工业大学 一种驱动磁重联的等离子体装置
CN109747873B (zh) * 2019-01-24 2021-10-22 哈尔滨工业大学 一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置及方法
EP3914827A4 (en) 2020-04-02 2022-08-10 Orbion Space Technology, Inc. HALL EFFECT THRUSTER
CN112943571B (zh) * 2021-03-08 2023-02-03 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于紧凑环等离子体的高比冲大功率空间推进器
CN114019256B (zh) * 2021-10-13 2022-05-17 哈尔滨工业大学 一种临近空间等离子体环境地面模拟装置及其模拟方法
CN114560109B (zh) * 2022-03-17 2023-03-24 中国科学院国家空间科学中心 一种空间质子深层充电地面模拟装置及方法
CN118067396B (zh) * 2024-04-19 2024-06-28 哈尔滨工业大学 一种等离子体推进器打火的在轨成像监测方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121569A (en) * 1996-11-01 2000-09-19 Miley; George H. Plasma jet source using an inertial electrostatic confinement discharge plasma
US6576916B2 (en) * 1998-03-23 2003-06-10 Penn State Research Foundation Container for transporting antiprotons and reaction trap
RU2167466C1 (ru) * 2000-05-30 2001-05-20 Бугров Глеб Эльмирович Плазменный источник ионов и способ его работы
US6993898B2 (en) * 2002-07-08 2006-02-07 California Institute Of Technology Microwave heat-exchange thruster and method of operating the same
US7674706B2 (en) * 2004-04-13 2010-03-09 Fei Company System for modifying small structures using localized charge transfer mechanism to remove or deposit material
US7675252B2 (en) * 2005-05-23 2010-03-09 Schlumberger Technology Corporation Methods of constructing a betatron vacuum chamber and injector
US7498592B2 (en) * 2006-06-28 2009-03-03 Wisconsin Alumni Research Foundation Non-ambipolar radio-frequency plasma electron source and systems and methods for generating electron beams
US7791260B2 (en) * 2006-07-26 2010-09-07 The Regents Of The University Of Michigan Gas-fed hollow cathode keeper and method of operating same
US8143788B2 (en) * 2007-08-31 2012-03-27 California Institute Of Technology Compact high current rare-earth emitter hollow cathode for hall effect thrusters
US20090229240A1 (en) * 2008-03-12 2009-09-17 Goodfellow Keith D Hybrid plasma fuel engine rocket
EP2259968A4 (en) * 2008-04-03 2011-10-05 Stanford Res Inst Int SUNBURNED DEVICE FOR DISTRIBUTING OVERHEAD ELECTRONS
US8288950B2 (en) * 2009-10-06 2012-10-16 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus and method for regulating the output of a plasma electron beam source
JP5872541B2 (ja) * 2010-04-09 2016-03-01 イー エイ フィシオネ インストルメンツ インコーポレーテッドＥ．Ａ．Ｆｉｓｃｈｉｏｎｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， Ｉｎｃ． 改良型イオン源
WO2013019667A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Walker Mitchell L R Ion focusing in a hall effect thruster
PL2969773T3 (pl) * 2013-03-15 2018-11-30 8 Rivers Capital, Llc Rakieta nośna oraz system i sposób do ekonomicznie wydajnego jej wystrzeliwania
RU2016111181A (ru) * 2013-08-27 2017-10-03 Те Риджентс Оф Те Юниверсити Оф Мичиган Безэлектродный плазменный реактивный двигатель
KR20160066028A (ko) * 2013-10-03 2016-06-09 오르보테크 엘티디. 검사, 시험, 디버그 및 표면 개질을 위한 전자빔 유도성 플라스마 프로브의 적용
US20150128560A1 (en) * 2013-10-04 2015-05-14 The Regents Of The University Of California Magnetically shielded miniature hall thruster

Also Published As

Publication number Publication date
EP3066341A1 (en) 2016-09-14
RU2642990C2 (ru) 2018-01-29
WO2015065518A1 (en) 2015-05-07
EP3066341A4 (en) 2017-08-16
US20160273523A1 (en) 2016-09-22
EP3066341B1 (en) 2021-03-24
JP2017502209A (ja) 2017-01-19
US10590919B2 (en) 2020-03-17
JP6360903B2 (ja) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2016119325A (ru) Системы и способы наземных испытаний реактивных двигателей малой тяги
GB201103361D0 (en) Mass analyser and method of mass analysis
Su et al. Experimental investigation of surface charge accumulation behaviors on PTFE insulator under DC and impulse voltage in vacuum
US20170036785A1 (en) Device for forming a quasi-neutral beam of oppositely charged particles
Kumara et al. Charging of polymeric surfaces by positive impulse corona
Hamou et al. Modeling and simulation of the effect of pressure on the corona discharge for wire-plane configuration
US10608418B2 (en) Spark-based combustion test system
MX2012001712A (es) Aparato y metodo para remocion de oxidos de superficie por la via de la tecnica sin fundente que involucra la union de electron.
Baek et al. Experiment and analysis for effect of floating conductor on electric discharge characteristic
RU2302053C1 (ru) Управляемый разрядник
Bychkov et al. Multielectrode corona discharge over liquids
Perez-Martinez et al. Alternative emitter substrates for Ionic Liquid Ion Source implementation in focused ion beams
US20120286172A1 (en) Collection of Atmospheric Ions
US9232626B2 (en) Wafer grounding using localized plasma source
Kuninaka et al. Spacecraft charging due to lack of neutralization on ion thrusters
WO2016110505A3 (de) Vorrichtung zur extraktion von elektrischen ladungsträgern aus einem ladungsträgererzeugungsraum sowie ein verfahren zum betreiben einer solchen vorrichtung
Benziada et al. Influence of insulating barrier on the electric field distribution in a point-plane air gap using COMSOL Multiphysics
CN105840444A (zh) 用于霍尔推力器供气管路的电气绝缘结构
Abd Elatif El-Zein et al. Positive Streamer Simulation in air using Finite Element Method
Jassim et al. Effect of Temperature on the Working Parameters of Negative Corona Discharge with Coaxial Electrodes Configuration
Rahim et al. Mechanism of the free charge carrier generation in the dielectric breakdown
Holtrup et al. Fundamentals and ignition of a microplasma at 2.45 GHz
Abdullah et al. Dependence of inter-electrode gap separation on the Positive and Negative Pin-Grid Plasma Corona Discharge
Zheng et al. Dynamic characteristics of SF6-N2-CO2 gas mixtures in DC discharge process
Afa et al. Exponential expression of relating different positive point electrode for small air gap distance