Електрически дъгови двигатели
Всъщност това е същият клас термоелектрически двигатели, при които горивният газ се загрява с помощта на електрическа дъга. Има няколко разновидности, които са разделени по източници на енергия: това са двигатели с постоянен ток (Arcjet с постоянен ток); Променлив ток (променлив ток) и електрически импулсен двигател (PET).
Най-развитата система е с постоянен ток. В него двигателят има симетрична цилиндрична форма и се състои от катод, анод (който образува барокамера, констрикционен канал и дюза) и инжектор за гориво. По време на работа, силен електрически ток (до няколкостотин ампера) образува дъга с малка потенциална разлика (около 100 волта). Дъгата е инсталирана като ламинарна колона от върха на катода, през констрикторния канал, до анода. Горивният газ създава вихър в констриктора поради инжекционните отвори, разположени зад катода. Завихрянето е необходимо за стабилизиране на дъгата и за намаляване на потока горещ газ към оста на вихъра, като по този начин не се прегрява електродите и стените на камерата, като същевременно контактът на газа с дъгата се прави по-дълъг и по-ефективен. Температурата в дъгата достига 30-50 хил. К и напълно йонизира газа по оста на констриктора, което поради добрата проводимост на йонизирания газ води до силен радиален градиент на температурата. Това позволява температурата на оста на газа да бъде много висока и в същото време да не разтопи дюзата, през която се изхвърля. Тягата на такъв двигател е ограничена само от наличната мощност, докато специфичният импулс е ограничен от топлоустойчивите свойства на материала на дюзата.
Типични горивни компоненти за електродъгови двигатели са амоняк, водород и хидразин с добавки, които понижават температурите и осигуряват по-висок специфичен импулс. Течният амоняк и хидразин са по-удобни за съхранение (не се нуждаят от охлаждане и бързо се дисоциират в двигателя на нискомолекулни видове), но осигуряват по-нисък специфичен импулс и ефективност от водорода.
Типичната ефективност на двигател с амонячно гориво е 30% при специфичен импулс от 800 s. С водородно гориво бяха постигнати импулси от 900-2300 s при мощност от 30-200 kW. Специфичният импулс за хидразин е 500-600 s, а ефективността е около 35% при мощност от около 0,5-2 киловата.
Появата на електрически дъгови двигатели с променлив ток се дължи на наличието на малки атомни централи, произвеждащи променлив ток. Единствената разлика в устройството в сравнение с постояннотоковите двигатели е променливотоковата многофазна дъга, която кара анодните области на падане на напрежението да се редуват между големия електрод на дюзата и централния електрод. Това усложни електронното пълнене на двигателя, освен това поради двойния цикъл животът на електрода се намалява и съответно експлоатационният живот на двигателя. За водороден двигател е постигнат специфичен импулс от 1050 s при мощност от 30 kW и ефективност от 38%.
Импулсните електрически двигатели произвеждат тяга чрез изхвърляне на високоскоростна плазма от конвенционална ултразвукова дюза. Устройството на този двигател се състои от тясна цилиндрична камера или входа на капилярна дюза, сходящи се в конус. Капилярът е затворен от катода, разположен нагоре по течението, дюзата с дюза действа като анод. Горивният газ се вкарва в камерата с постоянна скорост през катода или капилярната стена. В конструкцията на импулсен двигател се използва източник на енергия за зареждане на кондензаторите за оформяне на импулса. Когато кондензаторните плочи се зареждат до потенциална разлика, при която възниква разпадане на горивото, в капиляра при електродите се образува електрическа дъга. Използването на саморазрушаващо се гориво прави използването на превключвател или стартова верига ненужно. Енергията, съхранена на кондензаторите, се прехвърля към горивния газ за кратки 3-10 микросекундни импулси при честоти на цикъла на двигателя от няколко килогерца.
Импулсните електрически двигатели функционират последователно при всички тествани нива на мощност, въпреки че повечето експерименти са проведени в диапазона 50-200 W. Максималният специфичен импулс от 335 s е постигнат с хелиево гориво при 155 W и 32% ефективност. Максималната постигната ефективност е 50%.