No abstract

The article considers the advantages of application of an additional electrode — anode-collector in the design of a lossless cathode-neutralizer (LCN) for electrically powered spacecraft propulsion systems (EPSPS) (hall-effect thrusters and ion thrusters). The relevance of the work is due to the increased interest in the possibility of using lossless thermionic cathodes as cathodes-neutralizers (CN) of EPSPS. Based on the results of laboratory tests of the lossless cathode-neutralizer model conclusions are drawn about the effectiveness of the anode-collector in the design of the lossless cathode-neutralizer. The presence of the collector-anode allows for additional “stimulation” of the emitter by voltage intensifying the emitter activation process and increasing the emission current from the emitter surface by 2-2.3 times. The saved energy for emitter heating due to using an anode-collector is estimated. The basic concepts and recommendations for the development of the design of lossless cathode-neutralizer design are presented.

Исследование оксидного катода в качестве безрасходного катода-компенсатора электроракетных двигателей © А.С. Бенклян, А.А. Ляпин, Г.К. Клименко МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия Проведены испытания лабораторной модели термоэмиссионного оксидного катода в диодной схеме. Основной целью было получение эмиссионных характеристик лабораторной модели и исследование процессов активации эмиттера. Актуальность исследования обусловлена повышенным интересом к возможности применения безрасходных термоэмиссионных катодов в качестве катодов-компенсаторов электроракетных двигателей (ЭРД). Во время испытаний фиксировались следующие параметры: давление в вакуумной камере и ток эмиссии на анод-коллектор. Регулировались ток накала эмиттера и напряжение, прикладываемое между анодомколлектором и эмиттером. Зазор между эмиттером и анодом-коллектором был выставлен перед началом эксперимента и составлял 2 мм. Измерение тока эмиссии происходило в диапазоне температур эмиттера от 600 до 1260 °С. Контроль температуры эмиттера осуществлялся инфракрасным и оптическим пирометрами. В ходе работы было выявлено три процесса активации эмиттера: температурой, временем и напряжением. Процессы активации температурой и временем широко известны в отличие от процесса активации напряжением, для которого в настоящее время нет однозначного теоретического объяснения. Ключевые слова: термоэмиссионный катод, катод-компенсатор, оксидный катод, эмиттер, активация эмиттера, электроракетный двигатель, ионный двигательВведение. Для нормальной работы ионного двигателя необходим катод-компенсатор (КК), поставляющий поток электронов для нейтрализации объемного положительного заряда ионов, истекающих из ЭРД [1]. В качестве катодов-компенсаторов современных двигателей применяют плазменные полые катоды, в которые необходимо подавать плазмообразующее вещество. Оно непосредственно не создает тяги, но обеспечивает возникновение плазменного «мостика» между КК и струей ионов для транспортировки электронов и дополнительно нагревает эмиттер за счет ионной бомбардировки, позволяя снизить мощность нагревателя КК после выхода на рабочий режим.В современных ЭРД для нормальной работы плазменного полого катода расходуется от 2 до 10 % общего количества запасенного рабочего вещества. Для таких современных космических задач ЭРД, как межпланетные перелеты и использование межорбитального буксира, потребляемое КК количество газа является существенным.В настоящее время идут работы по поиску и адаптации нового рабочего вещества для ЭРД, поскольку широко применяемый в качестве Исследование оксидного катода в качестве безрасходного катода-компенсатора ЭРД

The paper considers selected features of the protective ion-plasma coating deposition onto large-sized gas turbine components using vacuum-arc method by means of the MESh-50 and MAP-R pilot plants. The units have been developed based on the long-term operating experience of MAP-1 (MAP-1M) serial production. These plants are widely used in Russian and international aircraft-building complexes enabling all basic ion-plasma technological processes using standard cathodes made of nickel, cobalt, aluminum alloys and pure metals (Cu, Ti, Cr, Zr, etc.). The increased dimensions of the deposition chamber and the simultaneous use of several evaporators with pipe cathodes 180 mm in diameter and 540 mm high make it possible to apply coatings to large-sized components of gas turbine engines and plants, including such complex parts as “blisk” and “blink”.