27
ток в двигателе изменялся от 3 до 8 кА, потребляемая
1 Из элементарных механизмов ускорения в торцевых плазмен-
ных двигателях «работают» два механизма: ион-ионные столкнове-
ния и «электронный ветер»,
38
Мощность — от 175 до 800 кВт, расход рабочего веще-
ства составлял 0,5—1 г/с. Была достигнута скорость ис-
течения около 20 км/с при к.п.д. 30%. Тяга двигателя
менялась в пределах от 0,5 до 2,5 кг и была пропорци-
ональна квадрату силы тока разряда.
вставка; 5 — анод
При малых разрядных токах и уровне потребляемой
мощности в несколько киловатт (примерно до 20 кВт)
работа торцевого сильноточного двигателя неэффектив-
на: собственное магнитное поле не в состоянии обеспе-
чить хорошее сжатие плазменной струи и эффективное
электродинамическое ускорение. В этих условиях хоро-
шие результаты дает наложение внешнего магнитного
поля с помощью соленоидов, крепящихся снаружи дви-
гателя. Такие двигатели получили название торцевых
холловских; в них ускоряющая сила возникает при вза-
имодействии азимутального холловского электрического
тока (подобного току в двигателе с азимутальным дрей-
фом) с радиальной компонентой внешнего магнитного
поля. Тяга торцевого холловского двигателя линейно
растет с ростом разрядного тока и внешнего магнитного
поля. Многочасовые испытания таких двигателей на ли-
тии подтвердили возможность получения удельных им-
пульсов (4000—5000 с) при к.п.д. двигателя 50—60% и
потребляемой мощности 25—40 кВт. При меньших мощ-
Рис. 13. Схема торцевого силь-
ноточного двигателя: 1 —
жидкий висмут; 2 — катод;
3 — слив; 4 — нейтральная
39
ностях (единицы киловатт) был получен удельный им-
пульс 2000 с при к.п.д. двигателя 35%.
Стремление работать на больших разрядных токах
при малых расходах рабочего вещества, продиктован-
ное желанием обеспечить эффективное электромагнит-
ное ускорение плазмы, натолкнулось на неожиданное
препятствие. Если катоды торцевых двигателей могут
стационарно работать при очень больших плотностях
тока (до 1 кА на квадратный сантиметр поверхности ка-
тода), то с анодами ситуация гораздо менее утешитель-
ная. При больших разрядных токах вблизи анода воз-
никает область сильного электрического поля (прианод-
ные скачки потенциала), а на самом аноде — токовые
привязки 1 , разрушающие его. Выяснилось также, что
при заданном расходе рабочего вещества разрядный
ток, достигнув некоторой величины, почти перестает
нарастать с ростом потребляемой мощности, но зато
резко возрастает прианодный скачок потенциала и эро-
зия анода, появляются интенсивные колебания пара-
метров разряда. Это явление, получившее название
«кризиса по току», присуще всем торцевым двигателям.
Пока не очень ясно, как именно следует преодолеть
«кризис по току» или использовать его для ускорения
плазмы.
Существующая сейчас бортовая космическая энерге-
тика не в состоянии обеспечить нормальное питание та-
ких мощных двигателей, как торцевые. Поэтому эти
двигатели, проектирующиеся прежде всего для марше-
вых задач, до сих пор не прошли испытаний в космосе.