Strona główna | Kontakt | Zespół | IFPiLM | English version PL

Silniki Magnetoplasmadynamiczne

Historia

Napędy megnetoplazmadynamiczne (MPD) są rozwijane od końca lat 60-tych ubiegłego wieku w Rosji i USA, gdzie kilka odmian pierwotnego konceptu jest badanych (stacjonarny, pseudo stacjonarny, z polem własnym jak również zewnętrznym). Badania nad silnikami MPD niskiej i średniej mocy zostały rozpoczęte w innych krajach, głównie w Niemczech, Japonii i Włoszech.

Podstawy działania

Schemat silnika magnetoplasmadynamicznego

W silniku MPD o samo- indukowanym polu, łukowy prąd powstały między centralnie położoną katodą a kołową anodą (niebieski ) znajdującą się na wylocie kanału jonizuje gaz i indukuje azymutalne pole magnetyczne. W sposób przypominający urządzenia do ogniskowania gęstej plazmy, wygenerowana J × B siła Lorentza ściska i przyspiesza quasi-neutralną plazmę wzdłuż osi centralnej urządzenia.
Ponieważ samowzbudne pole magnetyczne jest znaczne tylko przy dużych mocach, napędy MPD o niskiej mocy często wymagają zewnętrznego pola magnetycznego w celu wzmocnienia procesu przyspieszania (zewnątrz polowe silniki MPD).

Silniki MPD mogą działać w trybie stacjonarnym lub pulsacyjnym quasi-stacjonarnym. Ta ostatnia strategia ma na celu zwiększenie sprawności poprzez wzrost chwilowej mocy operacyjnej, podczas gdy średnie zużycie mocy jest odpowiednie do możliwości zasilania przez konwencjonalny statek kosmiczny.

Typowe możliowści i zastosowanie

Wyśmienita skalowalność silnika MPD pozwala na pokrycie imponującego zakresu parametrów operacyjnych: od paru kW do kilku MW mocy, od paru mN do kilkuset N siły ciągu i osiąganie prędkości specyficznej w zakresie od 1000 km/s do 10000 km/s. Silniki MPD, w szczególności o samoindukowanym polu, są najbardziej wydajne przy wysokiej mocy i mogą osiągnąć sprawność do 40%.

Mimo ich potencjalnych zalet, rozwój silników MPD pozostaje ograniczony ze względu na nierozwiązany problem erozji katody limitujący czas pracy silnika, w najlepszym przypadku, do kilkuset godzin. Jedyny silnik MPD użyty w przestrzeni kosmicznej to EPEX, 1kW quasi-stacjonarny silnik, który z powodzeniem działał na japońskim satelicie SFU w roku 1995.

Back to the top