Диссертация

Диссертация посвящена исследованию физической картины перестроения холловского двигателя между двумя режимами горения разряда. Режимы получили свои названия ассоциативно внешнему виду плазменной струи двигателя – «спица» и «колокол». В первой части работы приводятся результаты экспериментов по измерению интегральных параметров двух геометрически подобных двигателей в двух режимах горения разряда: ток разряда, тяга, КПД, структура КПД, температура конструктивных элементов. По совокупности выходных параметров двигателя режим «спица» является предпочтительным, а режим «колокол» является нежелательным. В режиме «колокол» более чем в полтора раза увеличивается величина электронного тока (разность между током разряда и током ионов). Во второй части работы проведено экспериментальное исследование амплитуды и спектра колебаний плавающего потенциала плазмы в разрядном канале холловского двигателя с помощью ленгмюровских зондов в низкочастотном и высокочастотном диапазонах. В низкочастотном диапазоне спектры могут отличаться амплитудой ионизационных колебаний. В высокочастотном диапазоне (5-150 МГц) спектры отличаются амплитудой электронных дрейфовых волн. Амплитуда электронных дрейфовых волн в режиме «колокол» в зависимости от их частоты и напряжения разряда может быть 2-10 раз больше по сравнению с режимом «спица». В третьей части работы приведены результаты моделирования плазмы холловского двигателя в аксиально-азимутальной плоскости в полностью кинетической модели методом частиц в ячейках (2D3V Full PIC). В расчете получены распределения концентрации электронов, потенциала плазмы, температуры электронов и скорости электронов в азимутальном направлении. Для высокочастотных длинноволновых азимутальных волн (электронных дрейфовых волн) в численной модели получены дисперсионные характеристики. Характеристики измеренных в эксперименте и полученных в моделировании азимутальных волн качественно соответствуют друг другу: закон дисперсии, характерные частоты, скорости распространения.