СПОСОБ РАЗМЕЩЕНИЯ КАТОДА-КОМПЕНСАТОРА В ПЛАЗМЕННОМ ДВИГАТЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Плазменный двигатель содержит разрядную камеру с зонами ионизации и ускорения, анод, магнитную систему, состоящую из магнитопровода, внутреннего и наружного магнитных полюсов, внутреннего, наружного и корректирующего источников намагничивающей силы, внутреннего и наружного магнитных экранов, и катод-компенсатор с выходным отверстием на торце. С внешней стороны магнитной системы может располагаться дополнительный источник намагничивающей силы, размещенный таким образом, чтобы он примыкал изнутри к наружному магнитному полюсу и охватывал участок магнитопровода, выполняющий функции сердечников для наружных источников намагничивающей силы. В процессе разработки ЭРД, после выбора необходимой конфигурации и параметров магнитной системы для обеспечения эффективной работы анодного блока, при помощи расчета магнитной системы или экспериментальных измерений определяется топология магнитного поля плазменного двигателя. По результатам моделирования магнитной системы можно судить о начальном расположении границы разделения зон топологий замыкания силовых линий ускоряющего магнитного поля, формирующегося над магнитными полюсами и полей рассеяния, образующихся вокруг плазменного двигателя. По результатам такого анализа, оперируя геометрическими размерами и параметрами магнитной системы, изменяют положение границы раздела с учетом угла раскрытия ускоренного потока плазмы - сближая их, после чего на ней размещают торец катода-компенсатора. Окончательная привязка границы раздела к торцу осуществляется при помощи дополнительного источника намагничивающей силы, размещенного с внешней стороны магнитной системы и предпочтительней вблизи наружного магнитного полюса. Такой маломощный дополнительный источник намагничивающей силы не оказывает существенное влияние на основное магнитное поле в разрядной камере, а лишь трансформирует преимущественно топологию магнитного поля над и по периферии наружного магнитного полюса. Перед запуском плазменного двигателя в канале разрядной камеры, при электрическом питании источников намагничивающей силы, образующих совместно с магнитопроводом магнитный контур магнитной системы, создается преимущественно радиальное - поперечное по отношению к направлению ускорения потока плазмы, магнитное поле. В зону ионизации разрядной камеры через каналы подвода рабочего тела и инжекции анода подается рабочий газ. Разрядное напряжение прикладывается между анодом и катодом-компенсатором, после чего зажигается разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях. Вентильные свойства поперечного магнитного поля препятствуют свободному движению электронов от катода-компенсатора к аноду. Взаимодействие электрического и магнитного полей вызывает дрейф электронов в азимутальном направлении и в результате соударений частиц, при их столкновениях в зоне ионизации, электроны ионизируют нейтральные атомы рабочего газа. Образовавшиеся при этом ионы в газовом разряде ускоряются в зоне ускорения за счет приложенного напряжения между катодом-компенсатором и анодом. На выходе из зоны ускорения поток ускоряемых ионов проходит через межполюсный зазор, образованный противолежащими внутренним и наружным магнитными полюсами магнитной системы, в котором при помощи внутреннего и наружного магнитных экранов сформирована «магнитная линза», который также компенсируется частью электронами, эмиттируемых катодом-компенсатором через выходное отверстие на торце. Таким образом, только часть электронов, имитируемых катодом-компенсатором, поступает обратным током на анод в разрядной камере, участвуя при этом в ионизационных процессах, тогда как большая часть электронов нейтрализует ускоренный ионный поток. После чего плазменный двигатель начинает работать в стационарном режиме, обеспечивая требуемые параметры и характеристики.