Рабочее тело ЭРД : Механика и Техника fixfix
2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 12:21 


23/08/10
205
https://www.energia.ru/ru/news/news-201 ... 06-21.html
Интересно, а вообще какая была основная причина использовать инертные газы в Эрд.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 12:31 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
ATI.HeNRy в сообщении #1321726 писал(а):

Интересно, а вообще какая была основная причина использовать инертные газы в Эрд.
Тяжелый (двигатель же реактивный) и химически неактивный (чтобы проще хранить было) газ.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 12:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11333
Hogtown
Pphantom в сообщении #1321728 писал(а):
Тяжелый (двигатель же реактивный) и химически неактивный (чтобы проще хранить было) газ.
Непонятно: нам же важна высокая скорость истечения (чтобы при одной и той же разности потенциалов получить максимальную удельную тягу), а здесь тяжелые проигрывают легким. Конечно, важна и степень ионизации.

А вот себестоимость, на которую ссылаются авторы, не по делу: она гораздо меньше, чем стоимость вывода этого топлива на орбиту.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 12:55 


07/08/14
4231
Подозреваю, что секрет в том, что берут газ который легче и глубже ионизируется - получить пыль, заряженную посильнее усилиями поменьше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 13:24 


06/09/12
890
Pphantom в сообщении #1321728 писал(а):
Тяжелый (двигатель же реактивный) и химически неактивный (чтобы проще хранить было) газ.

"Тяжелость" здесь дело вторичное. Первичное, как вы правильно заметили, - химическая неактивность инертных газов. И дело не только в хранении. Еще и стенки топливных баков надо защитить, и сами выпускные каналы от эрозии. Помимо этого, в аргоновой среде подвижность носителей заряда выше, чем в случае обычных двухатомных, например, молекул.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 13:28 


23/08/10
205
Red_Herring в сообщении #1321731 писал(а):
А вот себестоимость, на которую ссылаются авторы, не по делу: она гораздо меньше, чем стоимость вывода этого топлива на орбиту.

Стоимость зависит от спроса, что будет делать РосКосмос если ему понадобится 200 тонн ксенона в год.
Мировое производство ксенона около 100 тонн в год цена 1млн$ за тонну
Мировое производство йода 30 тыс. тонн в год. цена 0,06млн$ за тонну

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 14:56 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
Red_Herring в сообщении #1321731 писал(а):
Непонятно: нам же важна высокая скорость истечения (чтобы при одной и той же разности потенциалов получить максимальную удельную тягу), а здесь тяжелые проигрывают легким. Конечно, важна и степень ионизации.
Но при прочих равных степень ионизации тяжелых можно сделать больше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 15:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11333
Hogtown
Pphantom в сообщении #1321782 писал(а):
Но при прочих равных степень ионизации тяжелых можно сделать больше.
Насколько? И компенсирует ли она увеличение атомного веса?

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 15:14 
Аватара пользователя


11/12/16
13995
уездный город Н
Pphantom в сообщении #1321782 писал(а):
Но при прочих равных степень ионизации тяжелых можно сделать больше.

Вот еще что интересно. Энергия ионизации первого электрона у инертных газов самая большая в своём периоде. Казалось бы использовать их невыгодно.
Видимо, разгадка в том, что остальные вещества существуют в связанном состоянии, к энергии ионизации добавляется энергия химической связи.

Для примера, энергия ионизации (1-й электрон)
водорода: 1311,3 кДж/моль,
ксенона: 1170,0 кДж/моль.
аргона: 1519,6 кДж/моль (больше водорода)

А энергия связи в $H_2$ добавляет еще 432 кДж/моль, и водород аргону проигрывает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 15:16 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
Red_Herring в сообщении #1321788 писал(а):
Насколько?
Например, у гелия потенциал ионизации около 25 эВ, у ксенона - 12.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 15:20 
Аватара пользователя


11/12/16
13995
уездный город Н
Кстати, не думаю, что имеет смысл повышать степень ионизации.
Энергия на ионизацию - выброшена, она не идет на разгон и не возвращается.
А с ростом степени ионизации она должна расти очень сильно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 15:57 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11333
Hogtown
EUgeneUS в сообщении #1321797 писал(а):
Энергия на ионизацию - выброшена, она не идет на разгон и не возвращается.
Это зависит от того, что нас ограничивает: энергия, которая возобновляется за счет солнечных батарей, или масса РТ, которое не возобновляется.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение22.06.2018, 23:49 
Аватара пользователя


11/12/16
13995
уездный город Н
Нас ограничивает не энергия, а мощность. При заданной СБ мощности мы хотим получить максимальную тягу.

У меня получилось, что вот при таких условиях, вторая ионизация не выгодна:
$E_2 > (\sqrt{2} - 1)(eU+E_1)$

$E_2$ - энергия второй ионизации, $E_1$ - первой, $U$ - разгоняющее напряжение.

Кстати, если посчитать тягу при фиксированной мощности $W$, то получится:

$F = \frac{\sqrt{2meU}}{eU+E_1}W$

Отсюда видно, почему выгоднее использовать тяжелые ионы

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 00:18 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11333
Hogtown
EUgeneUS в сообщении #1321914 писал(а):
почему выгоднее использовать тяжелые ионы

Если основное ограничение--мощность. Но сегодня такие двигатели используются, как правило, для коррекции орбит спутников на геостационарных орбитах, а там времени навалом, и значит, мощность м.б. очень маленькой. А вот РТ расходуется (и это причина, почему маломощные, но эффективно использующие РТ ионные двигатели вытесняют химические).

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 10:32 
Аватара пользователя


11/12/16
13995
уездный город Н
Тем не менее, мы не можем сколь угодно снижать тягу в погоне за экономией РТ.

Пример: мощные (сотни ватт) светодиодные лазеры имеют КПД около 50%, как пишут. Примерно такой же КПД имеют ЭРД (20-40%).
Ставим десяток-другой таких лазеров и получаем фотонную КДУ, такой же мощности, как и реальные ЭРД. РТ вообще расходоваться не будет.
Так не делают, потому что при той же мощности тяга будет мизерной, даже по сравнению с небольшой тягой ЭРД, и КДУ не удержит спутник в точке стояния.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 32 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group