Електрически ракетен двигател
Електрически ракетен двигател (ERE) Представлява ракетен двигател, чийто принцип се основава на превръщането на електрическата енергия в насочена кинетична енергия на частиците [1]. Има и имена, които включват думи реактивен и хамал.
Комплексът, състоящ се от набор от двигатели с електрическо задвижване, система за съхранение и подаване на работна течност (SKHiP), система за автоматично управление (ACS), система за захранване (EPS), се нарича електрическа задвижваща система (EPP).
Съдържание
[редактиране] EVE еволюция
През цялата си история електрическият ракетен двигател постепенно увеличава мощността, преминавайки от йонния двигател през двигателя на Hall до двигателя MPD. Тягата се увеличава от 20-250mN до 2,5-25 N, консумацията на енергия от 1-7 kW до 100-500 kW и прилагането от основния тягов двигател на малка автоматична космическа станция към основния тягов двигател за тежки товари и пилотиран космически кораб.
[редактиране] Сравнение с химически ракети
Разликата между електрическото и химическото задвижване е показано на фигура 2. Електрическото задвижване има ниска тяга в сравнение с химическите ракети. Химическите двигатели обаче консумират огромно количество гориво и следователно работят само за кратко. Електрическите ракетни двигатели могат да работят много дълго време и дълго време са в състояние да ускорят космическия кораб до прилични скорости. Следователно електрическите ракетни двигатели са най-подходящи за бавно пътуване на големи разстояния, докато химическите ракетни двигатели са най-добри за бързи полети на къси разстояния.
С други думи, електрическите ракетни двигатели имат по-висок Δv - нарастване на скоростта за същото количество гориво. Следователно, въпреки че химическите ракети имат висока тяга, това предимство се постига за сметка на огромен разход на гориво. Това се дължи на факта, че дебитът на горивото на електрическите ракетни двигатели е много по-висок в сравнение с химическите ракети. А скоростта на потока на гориво от своя страна определя специфичната му ефективност - получената енергия на единица маса.
Като цяло, химически ракетен двигател може да се сравни със спринтьор, бягащ на 100 метра със скорост 10 m/s, а електрическият ракетен двигател е като маратонец, бягащ 40 километра със скорост, да речем, 1 m/s. Вярно е, че има едно предупреждение. В космоса няма сила на триене и гравитация, така че всяко движение се ускорява равномерно. Ако човек е тичал със скорост 1 m/s за първата секунда, то през втората секунда скоростта му вече ще бъде 2 m/s. със същото усилие на бегача.
Трябва да се отбележи, че електрически ракетен двигател може да се използва само в космоса, тъй като моментната му тяга е много по-слаба от земната гравитация. За изстрелванията все още няма алтернатива на химически ракетен двигател със способността му да развива мощна тяга за броени секунди.
[редактиране] Въведение
Идеята за използване на електрическа енергия за ускоряване на работната течност (RT) в реактивните двигатели се появява почти в началото на развитието на ракетната технология. Известно е, че тази идея е изразена от К. Е. Циолковски. През 1916-1917 г. Р. Годард провежда първите експерименти, а през 30-те години на ХХ век в СССР под ръководството на В. П. Глушко е създаден един от първите действащи ERE.
От самото начало се предполагаше, че разделянето на енергийния източник и ускореното вещество ще осигури висока скорост на изтичане на RT, както и по-малка маса на космическия кораб (SC) поради намаляване на масата на съхраняваното работна течност. Всъщност, в сравнение с други ракетни двигатели, EJE могат значително да увеличат активния живот (SAS) на космическия кораб, като същевременно значително намалят масата на задвижващата система (PS), което съответно позволява увеличаване на полезния товар или подобряване на масоразмерните характеристики на самия космически кораб.
Изчисленията показват, че използването на EJE ще намали продължителността на полета до отдалечени планети (в някои случаи дори прави такива полети възможни) или, със същата продължителност на полета, ще увеличи полезния товар.
От средата на 60-те години в СССР и в САЩ започват пълномащабни тестове на двигатели с електрическо задвижване, а в началото на 70-те години двигателите с електрическо задвижване започват да се използват като стандартни задвижващи системи.
Понастоящем EJE се използват широко както в задвижващите системи на сателитите на Земята, така и в задвижващите системи на междупланетните космически кораби.