Электрореактивные двигатели

[SONY]

предлагается устранить этот недостаток за счет выполнения рабочим телом (катушки с намотанной на них проволокой из ферромагнитных материалов) также и функций магнитной системы

Поначалу подумал, что пресс-служба что-то накосячила и неправильно поняла... Но нет, действительно:

Магнитоплазменный электрореактивный двигатель содержит корпус, хотя бы по одному кольцевому магниту и радиочастотной антенне, подключенной к генератору радиочастотного излучения, рабочее тело в виде проволоки и хотя бы одну катушку для ее хранения, а также направляющие элементы и устройство подачи проволоки. Катушки с намотанной на них проволокой размещены на внешней поверхности корпуса на подшипниках и ось вращения катушек совмещена с осью двигателя, а проволока и катушки выполнены из ферромагнитных материалов, совместно намагничены перед применением в направлении, параллельном оси двигателя, и использованы в качестве постоянных кольцевых магнитов, при этом устройство подачи проволоки выполнено с возможностью совместной подачи проволоки со всех катушек с регулируемой скоростью в зависимости от мощности радиочастотного излучения. При использовании изобретения обеспечивается снижение массы двигателя за счет выполнения рабочим телом также функций магнитной системы.

https://yandex.ru/patents/doc/RU2764496C1_20220117
Идея, может, и неплохая для лаборатории, но в космосе работать не будет, как и любые другие двигатели на металлах (кроме ртути).
Из-за потоков космического излучения поверхность космического аппарата всегда заряжена. Причём зачастую неравномерно, т.е. где-то положительно, а где-то - отрицательно. Из-за этого возникают электрические поля, которые всегда разворачивают часть струи плазменных и ионных двигателей назад к аппарату. Если двигатель на ксеноне, то ничего страшного: ионы ксенона прилетают к поверхности аппарата, отбирают с неё электроны, после чего свободно улетают в виде нейтрального газа. Но если двигатель на железе, как у нас тут, то ионы железа так и останутся на поверхности в виде металлической плёнки... На поверхности солнечных батарей, объективов оптических приборов и т.д. Кроме блокировки света такие плёнки ещё и отлично проводят ток, что запросто может приводить к коротким замыканиям.
Единственный пример успешной долговременной работы аппаратов с двигателями на металлах - это двигатели Кауфмана на ртути. Но ртуть очень летучая, а потому испаряется с поверхности в космос. Двигатели же на цезии, галлии и прочих не столь летучих металлах всегда приводили к проблемам в работе космических аппаратов.

[Александр Бруй]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

[Бертикъ]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Сильноточных.
В прикладном плане лет десять назад ими занималось КБХА при научном руководстве Кубарева. Но он в прошлом году скончался, а до этого никаких прорывных сообщений о работах не появлялось.

[Александр Бруй]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Сильноточных.
В прикладном плане лет десять назад ими занималось КБХА при научном руководстве Кубарева. Но он в прошлом году скончался, а до этого никаких прорывных сообщений о работах не появлялось.

А на западе?

[Бертикъ]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Сильноточных.
В прикладном плане лет десять назад ими занималось КБХА при научном руководстве Кубарева. Но он в прошлом году скончался, а до этого никаких прорывных сообщений о работах не появлялось.

А на западе?

Знаю только, что плотно ими занимались в университете Штутгарта.

[Александр Бруй]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Сильноточных.
В прикладном плане лет десять назад ими занималось КБХА при научном руководстве Кубарева. Но он в прошлом году скончался, а до этого никаких прорывных сообщений о работах не появлялось.

А на западе?

Знаю только, что плотно ими занимались в университете Штутгарта.

Понятно, спасібо...
Мне просто кажется что это самая перспектівная связка для будучшіх перелетов, ядерный реактор + сільноточный двігатель.

[Бертикъ]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Сильноточных.
В прикладном плане лет десять назад ими занималось КБХА при научном руководстве Кубарева. Но он в прошлом году скончался, а до этого никаких прорывных сообщений о работах не появлялось.

А на западе?

Знаю только, что плотно ими занимались в университете Штутгарта.

Понятно, спасібо...
Мне просто кажется что это самая перспектівная связка для будучшіх перелетов, ядерный реактор + сільноточный двігатель.

Если решить проблему эрозии электродов, то возможно.

[SONY]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Во-первых, однозначно к сильноточным относится ЭРД на основе КСПУ, который сейчас делают в ТРИНИТИ.
Во-вторых, если уж мы работы Кубарева относим к сильноточным, то тогда тут у нас тоже сильноточный:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1686/1/012023/pdf
Далее, роторный МПД двигатель от КБ Арсенал - сюда же.
Ну и да, конечно, немцы в Штутгарте работают над тем же.

[Александр Бруй]

А кто-нібудь занімается разработкой сільнотоковых ЭРД?

Во-первых, однозначно к сильноточным относится ЭРД на основе КСПУ, который сейчас делают в ТРИНИТИ.
Во-вторых, если уж мы работы Кубарева относим к сильноточным, то тогда тут у нас тоже сильноточный:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1686/1/012023/pdf
Далее, роторный МПД двигатель от КБ Арсенал - сюда же.
Ну и да, конечно, немцы в Штутгарте работают над тем же.

Спасібо за інфу

[Бертикъ]

Во-первых, однозначно к сильноточным относится ЭРД на основе КСПУ, который сейчас делают в ТРИНИТИ.

Ну, КСПУ изначально то были не под это заточены. Конечно, можно и их использовать как двигатели, но как-то это... "некошерно"). Как микроскопом гвозди забивать.

Во-вторых, если уж мы работы Кубарева относим к сильноточным

А Вы к какому классу ЭРД относите МПД и МПДД?

[SONY]

Ну, КСПУ изначально то были не под это заточены. Конечно, можно и их использовать как двигатели, но как-то это... "некошерно"). Как микроскопом гвозди забивать.

Кошерно или нет, но сейчас выделяются миллиарды рублей на разработку мощного ЭРД на основе КСПУ.
В 2020-м году по тендеру № 0773100000320000060 ТРИНИТИ получили на это 454 180 000 рублей.
В 2021-м году по тендеру № 0773100000321000075 они получили уже 559 603 100 рублей.
В 2022-м тендер ещё не проводили, но точно получат ещё больше денег. А учитывая, что тут программа до 2030-го года, суммарно получат минимум миллиардов пять, а скорее всего даже больше.

А Вы к какому классу ЭРД относите МПД и МПДД?

К... МПД!

В классификации ЭРД просто нет никаких "сильноточных", а потому не особо понятно, что же туда относить... Двигатель с током в десятки и сотни килоампер довольно очевидно можно назвать "сильноточным". А вот когда ток всего сотни ампер - вопрос...

[Бертикъ]

Кошерно или нет, но сейчас выделяются миллиарды рублей на разработку мощного ЭРД на основе КСПУ.

Вы же сами понимаете, что "выделять" это одно, а "разработать" - совсем другое.))
Особенно - у нас в стране.

В классификации ЭРД просто нет никаких "сильноточных", а потому не особо понятно, что же туда относить... Двигатель с током в десятки и сотни килоампер довольно очевидно можно назвать "сильноточным". А вот когда ток всего сотни ампер - вопрос

Согласен. Вопрос классификаций - чисто субъективный.
Хотя никто не называет, например, ИПД на 100 Дж с током 10 кА сильноточником))). Называют - ИПД.
Просто исторически торцевой МПД стали называть сильноточником (ТСД), потому как при уменьшении тока он превращался в обычный тепловой плазмотрон. Но когда возник вариант МПД с внешним полем (МПДД или ТХД) и появилась возможность реализовать э/м ускорение при меньших токах, то и ТХД стали относить к сильноточникам.
Но еще раз повторю - вопрос чисто субъективный и не предполагает полемики.

[SONY]

Вы же сами понимаете, что "выделять" это одно, а "разработать" - совсем другое.))

Там реально ведут работы.

Правда люди пока, увы, сильно оторваны от координации своих работ с разработчиками космических аппаратов... Но в меру своего понимания честно пытаются создать плазменный двигатель.

[zandr]

https://tass.ru/kosmos/14282521

В России к 2024 году намерены разработать космический плазменный двигатель
МОСКВА, 5 апреля. /ТАСС/. Российские ученые намерены к 2024 году завершить разработку плазменных ракетных двигателей для освоения космического пространства. Об этом говорится в распространенном во вторник сообщении научного дивизиона госкорпорации "Росатом".
Обсуждение проектов ракетных плазменных двигателей проходило в ходе научного семинара "Управляемый термоядерный синтез и плазменные технологии". Участники семинара обсудили ход выполняемых исследований и перспективы создания плазменных ракетных двигателей с улучшенными характеристиками. Работы по этому направлению включены в третий федеральный проект комплексной программы "Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года" (РТТН).
"Разработку прототипа плазменного ракетного двигателя в ГНЦ РФ ТРИНИТИ (предприятие Росатома - ТАСС) планируем завершить в 2024 году. На данный момент на квазистационарном плазменном ускорителе продемонстрирован удельный импульс выше 100 км/с для водородной плазмы в режиме однократных импульсов, что позволяет достигнуть целевых показателей прототипа при переходе в частотный режим работы и иметь тяговую мощность в 300 кВт при КПД выше 55%", - приводятся в сообщении слова руководителя проекта в ТРИНИТИ Константина Гуторова, представившего концепцию создания плазменного ракетного двигателя с повышенными параметрами тяги.
Александр Ловцов, начальник отдела ГНЦ "Центр Келдыша", рассказал о разработке модулей электрореактивного ракетного аппарата на базе холловского и ионного двигателей нового поколения. "На данный момент нами разработан эскизный проект на модуль электрореактивного ракетного двигателя максимальной мощностью 250 кВт, который включает четыре холловских двигателя номинальной мощностью 50 кВт и максимальной мощностью 65 кВт. Разработаны, изготовлены и испытаны макеты ключевых элементов этого модуля. К 2024 году мы планируем завершить его изготовление и приступить к испытаниям", - поделился результатом проделанной работы представитель Центра Келдыша.
В НИЦ "Курчатовский институт" разрабатывается мощный безэлектродный плазменный ракетный двигатель (БПРД). По словам заместителя начальника комплекса НИЦ Сергея Коробцева, разработка макета прототипа БПРД мощностью 100 кВт будет завершена уже в 2022 году, а далее на модернизированном стенде Е-1 будут исследоваться его основные характеристики. Среди основных преимуществ БПРД ученый выделил увеличение ресурса из-за отсутствия электродов, практически полное использование рабочего тела (газа), оперативное (без конструкционных изменений) регулирование в широком диапазоне отношения тяга-удельный импульс. "Обеспечивая длительное крейсирование в околоземном пространстве, мощные БПРД позволят разработать космические системы связи и управления, сделают возможным перехват космического мусора и астероидов, позволят организовать транспортные потоки между космическими объектами", - рассказал Сергей Коробцев.

[Бертикъ]

Вы же сами понимаете, что "выделять" это одно, а "разработать" - совсем другое.))

Там реально ведут работы.

Правда люди пока, увы, сильно оторваны от координации своих работ с разработчиками космических аппаратов... Но в меру своего понимания честно пытаются создать плазменный двигатель.

Я нисколько не умаляю ни способностей, ни опыта ТРИНИТИ.
Другое дело, что между единичными рекордными пусками на земле и реальной частотной работой в космосе будет масса непознанного для них. Одни многотонные конденсаторные батареи с неизвестным ресурсом чего стОят. А ведь их же еще надо привести к космическому исполнению. Да и от киловольтовых напряжений разработчики КА будут не в восторге.
И если только наземный прототип собираются разработать в 2024-м, то до летного образца многие из нас могут не дожить))

[SONY]

Одни многотонные конденсаторные батареи с неизвестным ресурсом чего стОят.

Там у них конденсаторы К75-100. Берём модель 6 кВ 1800 мкФ, заряжаем её до половины номинального напряжения (до 3 кВ, это нам даст ресурс в миллионы импульсов) - получаем 8,1 кДж энергии при 53 кг массы. Им для полноценной работы нужна энергия порядка 50 кДж - 6-7 конденсаторов. Это даёт нам конденсаторную батарею массой 320-370 кг, а вовсе не "многотонную". И с известным ресурсом в несколько миллионов импульсов.
Другое дело, что они сами рассчитывают на батарею массой всего 50 кг, т.к. "немного" забыли, что при использовании конденсатора на 100% его ресурс лишь тысячи импульсов... Но всё-таки их оценка ближе к реальности, чем ваша: они ошиблись в четыре раза, а вы - на порядок.

Да и от киловольтовых напряжений разработчики КА будут не в восторге.

Любой ионник - это киловольты...

[Бертикъ]

Им для полноценной работы нужна энергия порядка 50 кДж - 6-7 конденсаторов. Это даёт нам конденсаторную батарею массой 320-370 кг,

А буксиру для полноценной работы нужна ЭРДУ на энергию раза в 3-5 поболе, что вполне состыкуется с моей оценкой массы батареи. А учитывая еще и то, что для ИД, СПД и МПД кондеи не нужны совсем, то даже 400 кг лишней массы играют не в пользу КСПУ.

Любой ионник - это киловольты...

В случае КЗ питание ионника достаточно легко и быстро обрубается системой защиты без существенных последствий, а в случае КЗ в конденсаторной батарее на 50-100 кДж это почти как взрыв небольшой гранаты. Т.е. прощай ДУ, а значит и весь буксир.

[SONY]

А буксиру для полноценной работы нужна ЭРДУ на энергию раза в 3-5 поболе

Буксиру плевать на энергию конденсаторной батареи, ему нужна мощность. При 50 кДж конденсаторах мощность двигателя может быть более мегаватта.

В случае КЗ питание ионника достаточно легко и быстро обрубается системой защиты без существенных последствий

В случае КЗ ионник раз и навсегда выходит из строя, т.к. некому проводок отогнуть, чтобы он больше не коротил. Так что результат тут ровно тот же: "прощай ДУ, а значит и весь буксир". Причём это от напряжения вообще никак не зависит.

[Бертикъ]

Буксиру плевать на энергию конденсаторной батареи, ему нужна мощность. При 50 кДж конденсаторах мощность двигателя может быть более мегаватта.

20 Гц? По теплу получается уже не "квази", а "стационар". Возникнут те же тепловые проблемы, что и у МПД.

В случае КЗ ионник раз и навсегда выходит из строя, т.к. некому проводок отогнуть, чтобы он больше не коротил. Так что результат тут ровно тот же: "прощай ДУ, а значит и весь буксир". Причём это от напряжения вообще никак не зависит.

Я имел в виду КЗ по Пашену или по ионизованному газу.

[SONY]

20 Гц? По теплу получается уже не "квази", а "стационар". Возникнут те же тепловые проблемы, что и у МПД.

Именно 20 Гц. Гуторов в презентации приводит диапазон частот 1-20 Гц.

Почему вдруг 20 Гц с батареей на 50 кДж приведут к проблемам, а 1 Гц при батарее на 1 МДж - нет?.. Тепловые проблемы определяются именно мощностью, а не частотой.
И нет, это никакой не стационар, при такой частоте скважность будет не менее 50.

Я имел в виду КЗ по Пашену или по ионизованному газу.

"КЗ по Пашену или по ионизованному газу" - это штатный режим работы двигателя. В межэлектродный промежуток импульсным клапаном пускают газ, и там происходит пробой.

Нигде, кроме внутренней части двигателя, куда разом напускают кучу газа, никаких "КЗ по Пашену или по ионизованному газу" быть не может. Космос - это вам не наземный стенд, там во всех местах, куда не напускают намеренно кучу газа, всегда высокий вакуум.