Как работает электрическая твердотопливная ракета?

Я видел раздел в Википедии об электрическом твердом топливе , но я не могу понять, что это такое на самом деле и как оно работает. Это похоже на твердотопливную ракету, которую можно запускать и останавливать несколько раз, включая и выключая ее — перезапускаемая твердотопливная ракета.

Как!?

Есть ли примеры использования этого типа ракет? ( за пределами самопроверки )

@СФ. Ух ты! Н Это было бы феноменально, если бы когда-нибудь оказалось, что это достаточно для общего пространства полезной нагрузки, полного наноспутников. Статья представляет собой полезное резюме/опрос, но я до сих пор не знаю, как это на самом деле работает. Является ли это высоковольтным радиальным разрядом, локализованным на открытой поверхности? Работает в вакууме? Для небольшого двигателя электрическая мощность будет составлять Вт или киловатт?
Зарядная цепь состоит из регулируемого высоковольтного источника питания, конденсаторной - зарядной цепи и электростатического вольтметра. Испытания начинаются при 0,25 Дж. Конденсатор емкостью 0,02 мкФ подключен к цепи разряда и заряжен до 5 кВ. - так, эквивалент статического заряда; очень низкая мощность, но высокое напряжение. Возможно, пьезокристалл может быть полезен. Я постараюсь составить ответ, когда у меня будет время. Есть еще одна статья: campus.mst.edu/aplab/index_files/AIAA-2015-4185.pdf .
@СФ. Хорошо, спасибо! След ведет как к термину, так и к названию компании Digital Solid State Propulsion . Любой веб-сайт, который может объединить Фрэнка Заппу и плазменные пушки , достоин прочтения в моей книге. к вашему сведению: в обзоре миссии SpinSsat есть раздел об использовании массивов малых двигателей .
Одна прекрасная вещь, кажется, не просто перезапускаемая . Его можно «перезапускать» и «гасить» до 60 раз в секунду. Что на практике означает полную дросселируемость,
@СФ. У меня такое ощущение, что он немного "шумный" - могут быть значительные вариации импульса, создаваемого каждым импульсом. Таким образом, могут потребоваться датчики силы или обратная связь от измерений положения. Монотопливные двигатели имеют такую ​​длинную и широкую базу характеристик, что их можно использовать, по крайней мере, с некоторым уровнем точности и предсказуемости. Я знаю, что этому видео 2009 года из статьи Wired "Dial-a-Blast" Rocket Fuel' исполнилось 7 лет, и я уверен, что сейчас оно выглядит более гладко.
@uhoh - Другая возможная интерпретация (по общему признанию, циничная) заключается в том, что Digital Solid State Propulsion, LLC - это «пони с одним трюком», чья единственная уловка заключается в написании выигрышных контрактов SBIR.
@DavidHammen Немного цинизма всегда уместно в отношении государственных программ. Сейчас пытаюсь выяснить: а что на самом деле случилось со SpinSat - миссия удалась? Я надеюсь, что хотя бы иногда что-то начиналось как SBIR, в конечном итоге приводило к чему-то полезному. Если университетский профессор получает деньги от правительства. проводить исследования без явной пользы, это считается научной работой. Может быть, небольшие высокотехнологичные компании на территории США могут делать то же самое. Как гласит слоган нью-йоркской лотереи: « Эй, никогда не знаешь » .
@David: Идея не такая уж диковинная . Материал с более низкой температурой горения, чем температура воспламенения (несамоподдерживающееся пламя, например третичное взрывчатое вещество ); источник воспламенения (электрическая искра), изолятор, испаряющийся при высокой температуре, два электрода, питание, вот и все. Остальное — совершенствование химических формул и разработка хорошей упаковки.

Ответы (1)

Основываясь на двух статьях, которые мне удалось найти: «Электрические твердотопливные двигатели: безопасная технология микро- и макродвигателей» и «Характеристика плазменного факела электрических твердотопливных импульсных микродвигателей» .

Во-первых, концепция не нова; это постепенное исследование импульсных плазменных двигателей , которые впервые использовались на советских Зонд-2 и Зонд-3, начиная с 1964 года. В импульсных плазменных двигателях вся энергия сгорания исходит от электрического разряда, который испаряет небольшую часть инертного (негорючего) газа. твердое топливо (обычно тефлон), процесс создания «затяжки» заряженной плазмы (движущейся с относительно низкой скоростью), которая впоследствии приводится в движение с помощью принципов ионного двигателя.

Электрический твердотопливный двигатель (ESP) избавляется от части ионного двигателя, но вместо этого использует почти горючее (только едва самозатухающее) топливо, которое испаряется достаточно быстро, чтобы обеспечить приемлемую скорость выхлопа. Он также заменяет движущийся стержень метательного взрывчатого вещества и неподвижный электрод «свечи зажигания» неподвижной конструкцией из электродов, проводящего (но достаточно резистивного для создания плазмы) метательного взрывчатого вещества и абляционного изолятора, абляция которого (во время сгорания порохового топлива) обнажает больше электрод, позволяя электрическому импульсу двигаться с фронтом пороха.

структура, как описано выше; разрез пополам: концентрически - внутренний электрод (трубка), ЭЦН, изолятор, наружный электрод.

Существует ряд различных ESP, различающихся по свойствам.

  • ОСИНА - ранний состав; время отклика порядка 0,1 с, может быть трудно погасить после достижения более высокого давления
  • HIPEP - минимально дымный, неметаллизированный, хорошая скорость горения и воспламеняемость, широкий диапазон температур
  • ESP ANAV - высокое содержание алюминия, высокая нечувствительность к опасностям (пламя, искра, удар, трение), может самоподдерживаться после воспламенения (хотя электричество по-прежнему регулирует скорость горения).
  • BADB - аналогичным образом может работать самостоятельно и обеспечивать лучшую производительность, но требует дополнительной обработки для пассивации поверхностно-активных характеристик для сохранения приемлемого срока хранения и срока службы.

Удельный импульс у всех такой же или несколько ниже, чем у классических SRB - порядка 200-230 с. Основные различия заключаются в характеристиках дыма, уязвимости к окружающей среде и воспламеняемости.

Благодаря пластизольному процессу их можно приготовить на стандартном лабораторном оборудовании и просто «отлить», как смолы и тому подобное, просто залить в подготовленный двигатель при комнатной температуре. «Отверждение» происходит при температуре порядка 35°С в течение 7 дней. Таким образом, например, изготавливаются модули микродвигателя. Такие модули можно устанавливать непосредственно в наноспутники.

одиночные микродвигатели и модули с шестью микродвигателями

Микродвигатели, подобные изображенным выше, могут запускаться в течение 1,5 с, обеспечивая тягу 5-10 миллиньютонов (x6 в шестиместных модулях). Микродвигатели могут активироваться очень короткими импульсами - порядка 0,02 с или меньше, чтобы обеспечить точную регулировку импульса.

Конечно, топливо можно использовать и в более крупных сборках.

введите описание изображения здесь

В настоящее время 28 ноября 2014 года с МКС был запущен тестовый микроспутник "SpinSat" с использованием микродвигателей. Результаты еще не опубликованы .

Похоже на то, что может быть напечатано на 3D-принтере.
@HowardMiller: Не просто; вся эта медь для электродов и т. д. Но я мог бы представить гигантского производителя электроники, производящего такие микродвигатели рядом с конденсаторами, катушками и предохранителями; они действительно выглядят как детали, которые нужно впаять в печатную плату.
Как работает электрическая твердотопливная ракета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v