Name: a 100 kw class applied-field magnetoplasmadynamic thruster
Uploaded: 2018-12-22T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster at JoVE.com

هذا العمل كان يدعمها "برنامج البحوث الأساسية" (رقم JCKY2017601C). ونحن نقدر المساعدة من نيويورك م. توماس، أستاذ فخري في جامعة ولاية أوهايو.

1. التحضير للتجربة
<ol><li>تثبيت الصاروخ.<ol>
<li>مسح مكونات القماش ويثنون الغبار ستدمر، غارقة بالكحول اللامائى، في غرفة نظيفة.</li>
		<li>تجميع اﻷنود مع عازل.</li>
		<li>الجمع بين الكاثود وحامل الكاثود وموصل الكاثود.</li>
		<li>إضافة الجزء السالب للجزء اﻷنود.</li>
		<li>تثبيت رابط الأوسط في لفيف وإصلاحها مع ...

<ol>
	<li>Kodys, A., Choueiri, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Critical+Review+of+the+State-of-the-Art+in+the+Performance+of+Applied-field+Magnetoplasmadynamic+Thrusters.">A Critical Review of the State-of-the-Art in the Performance of Applied-field Magnetoplasmadynamic Thrusters.</a> , (2005).</li><li>Arakawa, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+Effects+in+an+Applied-field+Magnetoplasmadynamic+Thruster.">Electromagnetic Effects in an Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster.</a> Journal of Propulsion &amp; Power. 8 (1), 98-102 (1992).</li><li>Myers, R., Lapointe, M., Mantenieks, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MPD+thruster+Technology.">MPD thruster Technology.</a> , (1991).</li><li>Myers, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applied-field+MPD+thruster+performance+with+hydrogen+and+argon+propellants.">Applied-field MPD thruster performance with hydrogen and argon propellants.</a> Journal of Propulsion &amp; Power. 9 (5), 781-784 (1993).</li><li>Albertoni, R., Rossetti, P., Paganucci, F., Andrenucci, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Study+of+a+100-kW+class+Applied-Field+MPD+Thruster.">Experimental Study of a 100-kW class Applied-Field MPD Thruster.</a> , (2011).</li><li>Lapointe, M., Strzempkowski, E., Pencil, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Power+MPD+Thruster+Performance+Measurements.">High Power MPD Thruster Performance Measurements.</a> , (2004).</li><li>Tahara, H., Kagaya, Y., Yoshikawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+and+Acceleration+Process+of+Quasisteady+Magnetoplasmadynamic+Arcjets+with+Applied+Magnetic+Fields.">Performance and Acceleration Process of Quasisteady Magnetoplasmadynamic Arcjets with Applied Magnetic Fields.</a> Journal of Propulsion and Power. 13 (5), 651-658 (1997).</li><li>Tahara, H., Kagaya, K., Yoshikawai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Applied+Magnetic+Fields+on+Performance+of+a+Quasisteady+Magnetoplasmadynamic+Arc.">Effects of Applied Magnetic Fields on Performance of a Quasisteady Magnetoplasmadynamic Arc.</a> Journal of Propulsion and Power. 11 (2), 337-342 (1995).</li><li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+the+Effective+Voltage+in+Applied-Field+MPD+Thrusters.">Increasing the Effective Voltage in Applied-Field MPD Thrusters.</a> Journal of Physics D Applied Physics. 51, 085201 (2018).</li><li>Myers, R., Mantenieks, M., Sovey, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometric+Effects+in+Applied-field+MPD+Thrusters.">Geometric Effects in Applied-field MPD Thrusters.</a> , (1990).</li><li>Myers, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometric+Scaling+of+Applied-Field+Magnetoplasmadynamic+Thrusters.">Geometric Scaling of Applied-Field Magnetoplasmadynamic Thrusters.</a> Journal of Propulsion and Power. 11 (2), 343-350 (1995).</li><li>Mikelides, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applied-Field+Magnetoplasmadynamic+Thrusters,+Part+2:+Analytic+Expressions+for+Thrust+and+Voltage.">Applied-Field Magnetoplasmadynamic Thrusters, Part 2: Analytic Expressions for Thrust and Voltage.</a> Journal of Propulsion and Power. 16 (5), 894-901 (2000).</li><li>Nakata, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Study+for+the+Optimal+Electrode+Geometry+in+an+MPD+Thruster.">Experimental Study for the Optimal Electrode Geometry in an MPD Thruster.</a> , (2007).</li><li>Kurtz, H., Auweter-Kurtz, M., Merke, W., Schrade, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+MPD+thruster+investigations.">Experimental MPD thruster investigations.</a> , (1987).</li><li>Blackstock, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+Using+a+25-kW+Hollow+Cathode+Lithium+Vapor+MPD+Arcjet.">Experiments Using a 25-kW Hollow Cathode Lithium Vapor MPD Arcjet.</a> AIAA Journal. 8 (5), 886-894 (1970).</li><li>Krulle, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+and+local+analysis+of+MPD+thruster+operation.">Characteristics and local analysis of MPD thruster operation.</a> , (1967).</li><li>Malliaris, A. C., Libby, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Velocities+of+Neutral+and+Ionic+Species+in+a+MPD+Flow.">Velocities of Neutral and Ionic Species in a MPD Flow.</a> , (1969).</li><li>Wang, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Target+thrust+measurement+for+applied-field+magnetoplasmadynamic+thruster.">Target thrust measurement for applied-field magnetoplasmadynamic thruster.</a> Measurement Science &amp; Technology. 29, 075302 (2018).</li><li>Tikhonov, V. B., Semenikhin, S. A., Brophy, J. R., Polk, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Experimental Performance of the 100-kW Li MPDT with External Magnetic. , (1995).</li><li>Burkhart, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low environmental pressure MPD arc tests. , (1967).</li><li>Boxberger, A., Jüstel, P., Herdrich, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+100+kW+Steady+State+Applied-Field+MPD+Thruster.">Performance of 100 kW Steady State Applied-Field MPD Thruster.</a> , (2017).</li><li>Malliaris, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+Quasi-Steady+MPD+Thrusters+at+High+Powers.">Performance of Quasi-Steady MPD Thrusters at High Powers.</a> AIAA Journal. 10 (2), 121-122 (1972).</li><li>Knudsen, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Kinetic Theory of Gases (London:Methuen). , 26-27 (1950).</li><li>Auweter-Kurtz, M., Krulle, G., Kurtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Investigation+of+Applied-Field+MPD+Thrusters+on+the+International+Space+Station.">The Investigation of Applied-Field MPD Thrusters on the International Space Station.</a> , (1997).</li><li>Connolly, D., Sovie, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+background+pressure+on+magnetoplasmadynamic+thruster+operation.">Effect of background pressure on magnetoplasmadynamic thruster operation.</a> Journal of Spacecraft and Rockets. 7 (3), 255-258 (1970).</li><li>Esker, D., Kroutil, J., Sedrick, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cathode Studies of a Radiation Cooled MPD Arc Thruster. , (1970).</li><li>Myers, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plume+characteristics+of+MPD+thrusters+-+A+preliminary+examination.">Plume characteristics of MPD thrusters - A preliminary examination.</a> , (1989).</li></ol>

ويصف هذا البروتوكول عمليات الإشعال، والعملية، وقياس الاتجاه من 100 كيلوواط فئة تطبيق الحقل MPD ستدمر. والنقطة الأساسية في تصميم ستدمر MPD للأداء الأمثل هو اختيار التكوين الصحيح وفقا للهدف المحدد. يمكن أن تعمل الدفاعات MPD مع اﻷنود متقاربة متباينة حالة ثابتة في عملية واسعة نطاق. ومع ذلك، قد يكو?...

الدفاعات MPD معروفة جيدا لكثافة التوجه مرتفع نسبيا وعالية خاصة بدفعه1،،من23. الكفاءة التوجه النموذجية1 من الدفاعات MPD غير منخفضة نسبيا، لا سيما مع الوقود الدفعي من الغازات الخاملة4،،من56. لمعظم MPD الدفاعات، يتم حقن جزء من تدفق الوقود في قاعة التفريغ من فتحه بين اﻷنود والكاثود7،8 ، مما يؤدي إلى أن عنصر شعاعي، أن نسبة كبيرة من مجموع تصريف. ومع ذلك، من أجل توليد الزخم، حاجة التأثيرات الحركية شعاعي ليتم تحويلها إلى محوري الحركة الحركية مع فوهة مادية أو فوهة مغناطيسية. تبعاً لذلك، هو سمة رئيسية للصاروخ MPD التصميم الجديد أن يتم توفير جميع الوقود عن طريق الكاثود، التي يمكن أن تحول دون تفريغ شعاعي؛ وبهذه الطريقة، يمكن زيادة نسبة الطاقة المحورية. هناك مضاف أ إليه تأثير في أن يمكن زيادة المعلمة قاعة في البلازما حول اﻷنود بانخفاض كثافة عدد حول اﻷنود، التي يمكن أن تعزز عنصر تسريع قاعة9. منذ الوقود قريبة من السطح الداخلي الكاثود حيث تنبعث كميات كبيرة من الإلكترونات الأولية في هذا الوضع للحقن، يمكن زيادة معدل التأين الوقود إلى حد كبير. وعلاوة على ذلك، تم تصغيره طول اﻷنود لإنقاص منطقة اتصال جدار البلازما وخفض اﻷنود السلطة ترسب10،11. كما يطبق أنود متباينة، وهذا إنقاص زاوية بين اﻷنود وخطوط المجال المغناطيسي وإنقاص اﻷنود السلطة ترسب المزيد12،13.
وعلى الرغم من المزايا المذكورة أعلاه لتحسين الأداء، يمكن زيادة كاملة إمدادات الوقود عن طريق الحقن الكاثود خطر المجاعة اﻷنود مما يؤدي إلى ظاهرة "بداية"14. لمنع هذا السلوك، ونحن قد تراجع عن الكاثود العودة إلى قاعدة اﻷنود. ثم نشر الإلكترونات بما فيه الكفاية في اتجاه شعاعي قبل مغادرته خروج اﻷنود، الذي سيعمل على التخفيف من المجاعة اﻷنود. علاوة على ذلك، اعتمد كاثود جوفاء متعددة؛ بالمقارنة مع الكاثود أجوف قناة واحدة، كاثود أجوف الأقنية يمكن زيادة منطقة انبعاث الإلكترون وجعل توزيع الوقود أكثر توحيدا. مع هذا التعديل، سواء في مدى الحياة والاستقرار للصاروخ يمكن أن تكون زيادة15،،من1617.
مصممة بقوة الصاروخ هو 100 كيلوواط وبنية تبريد ضروري مع العملية حالة ثابتة. وتستخدم في التجارب المعملية الحالية، هيكل فعال الماء. ومع ذلك، لتقييم أداء تصميم الصاروخ MPD، أنها الحرجة للحصول على الاتجاه العام. مع تطبيق نظام المياه ذات الضغط العالي نقل الحرارة، سيكون هناك قوي الاهتزاز أثناء عملية التبريد هذه، التي يمكن أن تخلق تدخلا كبيرا إذا استخدمنا مقاييس الاتجاه التقليدي. وبناء على ذلك، يعمل موقفا هدف التوجه لقياس الاتجاه العام.
MPD ستدمر
كما هو مبين في الشكل 1، وستدمر MPD يتكون اﻷنود والكاثود وعازل. اﻷنود مصنوع من النحاس مع فوهة متباينة أسطواني، الحد الأدنى للقطر الداخلي الذي 60 ملم. وهناك قناة تبريد على شكل S حول الجدار الداخلي اﻷنود. مدخل ومخرج للقناة على رأس اﻷنود، التي تكون مفصولة بواسطة يربك. كتلة نحاس مرهف يستخدم لتوصيل اﻷنود والكابلات الكهربائية. التقاطع على السطح الخارجي اﻷنود.
مادة الكاثود من التنغستن التنتالوم، مع تسع قنوات الوقود الداسر. القطر الخارجي الكاثود 16 مم. ويتحقق تبريد الكاثود مع حامل الماء حول قاعدة الكاثود. وهناك قناة على شكل خاتم داخل الحامل. يتم حقن الماء البارد في الحامل من تدفقات الخروج من الجزء العلوي والسفلي. وهناك رابط كاثود جوفاء على الجانب الأيسر من الكاثود. الوقود يتدفق عبر وسط الموصل وإلى غرفة مجوفة الكاثود؛ وهناك تجويف كبير داخل قاعدة الكاثود الاتصال مع تسع قنوات أسطوانية ضيقة. التجويف يعمل كمخزن مؤقت لزيادة تجانس توزيع الوقود في تسع قنوات. الكاثود متصلاً بكبل كهربائي مع كتلة نحاس حلقية، يتم تثبيت جميع أنحاء الموصل الكاثود.
بالإضافة إلى النص الأساسي للصاروخ، أيضا لفائف مغناطيسية خارجية اللازمة لإنشاء حقول للآليات في الصاروخ AF MPD؛ توفر الحقول المغنطيسية حقل مغناطيسي متقاربة متباينة لتسريع البلازما جنبا إلى جنب مع الحقل الكهربائي. لفائف حقل يتكون من 288 يتحول من أنابيب النحاس الدائرية، التي تعمل بمثابة المرور لكل من المياه الحالية والتبريد الكهربائية. القطر الداخلي للملف 150 مم، بينما القطر الخارجي 500 مم. أعلى مستوى للقوام الميداني في المركز هو 0.25 T مع تيار 230 ألف
تجربة النظام
ويشمل نظام تجربة النظم الفرعية الستة. يظهر الرسم التخطيطي للتخطيط العام للنظام التجريبي في الشكل 2؛ ويرد في الشكل 3تخطيط ستدمر داخل الدائرة فراغ.
أولاً، بنظام فراغ، الذي يوفر البيئة الفراغ اللازم لتشغيل الصاروخ، تتألف الدائرة فراغ واحد واثنين من المضخات الميكانيكية، ومضخة جزيئية واحدة وأربع مضخات التبريد. قطر الدائرة 3 أمتار والطول 5 أمتار. يمكن الحفاظ على ضغط البيئة تحت 0.01 السلطة الفلسطينية عندما يكون معدل تدفق الوقود (الأرغون) لا يزيد عن 40 مغ/s.
وثانيا، يوفر هذا النظام المصدر نبضة عالية جهد لإشعال الصاروخ، يوفر الطاقة للصاروخ لتسريع البلازما، ويوفر الطاقة للفائف المجال المغناطيسي للحفاظ على المجال المغناطيسي الخارجي. يتألف نظام مصدر الطاقة مصدر طاقة إشعال ومصدر طاقة ستدمر، ومصدر طاقة لفائف والكابلات. يمكن أن توفر مصدر طاقة الإشعال 8 كيلو فولت أو 15 كيلو فولت التفريغ الكهربائي. يوفر مصدر طاقة ستدمر تيار المباشر ما يصل إلى 1000 ألف يوفر مصدر الطاقة لفائف تيار المباشر يصل إلى 240 ألف
ثالثا، يغذي نظام الإمداد بالوقود الداسر الغاز للدفاعات. ويشمل النظام أساسا مصدر الغاز، وحدة تحكم معدل التدفق الجماعي والغاز توريد الأنابيب.
النظام الفرعي الرابع هو نظام الماء، مما يوفر المياه ذات الضغط العالي بارد لتبادل الحرارة ستدمر ولفائف مغناطيسية ومصادر الطاقة. كما هو موضح في الشكل 4، يتألف النظام من مجموعة مضخات، وخزان المياه، ثلاجة، وحدات تحكم مضخات وأنابيب الإمداد بالمياه. الأنابيب غير إجراء داخل الدائرة فراغ توفير محطة مياه تبريد للصاروخ ولفائف مغناطيسية، ويضمن هذا العزل الكهربائي بين اﻷنود والكاثود والأرض.
اقتناء ونظام مراقبة تسجيل إشارات قياس الظروف العملية ستدمر وعملية التحكم في النظم الأخرى. وهو يتألف من ثلاثة أجهزة كمبيوتر والمقابلة البرمجيات وبطاقة اكتساب البيانات والكابلات.
كما هو موضح في الشكل 5، موقف الهدف الاتجاه يتكون من لوحة الهدف وشعاع مرهف واستشعار التشرد، إطار الدعم، منصة منقولة المحوري ومنصة منقولة شعاعي. يمكن اعتراض الهدف البلازما الذي يدفع الهدف. ويمكن قياس تشريد الهدف بجهاز استشعار وضعت وراء الهدف، وبهذه الطريقة تمكن تقييم الاتجاه18.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1097px;" width="1097">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Cryogenic Pumps</td>
			<td style="width:454px;">Brooks Automation</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:317px;">Pumping speed: 10000L/s</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Displacement Sensor</td>
			<td style="width:454px;">Panasonic</td>
			<td style="width:123px;">HG-C1030</td>
			<td style="width:317px;">Repetition precision: 10&#956;m 
			Linearity: &#177;0.1% F.S.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Mass Flow Rate Controller</td>
			<td style="width:454px;">Brooks Automation</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Range: 0-120mg/s</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Molecular Pump</td>
			<td style="width:454px;">Oerlikon</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Pumping speed: 2100L/s</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Moveable Plantform</td>
			<td style="width:454px;">Beijing Weina Guangke Automation equipment Co., Ltd.</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Range:0-2000mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Plsatic Water Pipes</td>
			<td style="width:454px;">Xingye Xingye fluoroplastics (Jiaxing) Co., Ltd.</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Ultimate pressure: 4.5MPa</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Propellant Argon</td>
			<td style="width:454px;">Beijing Huanyu Hinghui Gas Technology Co., Ltd.</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Purity:99.999%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Refrigerator</td>
			<td style="width:454px;">Beijing Jiuzhou Tongcheng Technology Co., Ltd.</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>Refrigeration power:45kW</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:63px;width:205px;">Water Pumps</td>
			<td style="width:454px;">Liaocheng vanguard Motor Co., Ltd.; 
			Shanghai people pump industry group Manufacturing Co., Ltd.; 
			Nanfang Pump Limited company</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:317px;">Maximum Output pressure: 
			Centrifugal pump:1MPa 
			Plunger pump:10MPa</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a 100 kw class applied-field magnetoplasmadynamic thruster

ميدان تطبيق الدفاعات ماجنيتوبلاسماديناميك (AF-MPD الدفاعات) المسرعات الهجين التي الكهرومغناطيسية وتسريع العمليات الدينامية الغاز البلازما بسرعة عالية؛ لديهم إمكانات كبيرة لتطبيقات الفضاء في المستقبل مع مزايا هامة عالية خاصة بدفعه وفحوى الكثافة. في هذه الورقة، نقدم مجموعة من البروتوكولات لتصميم وتصنيع فئة 100 كيلوواط من ستدمر AF MPD مع تبريد المياه الهياكل وجهد تصريف أقصى الخامس 130، 800 ألف إبراء الحد أقصى الحالي وقوامها المجال المغنطيسي أقصى 0.25 T. كاثود تنغستن التنتالوم جوفاء بمثابة مدخل الوقود فقط تحول دون أداء شعاعي، ويتم وضع محوريا في الجزء خلفي اﻷنود بغية التخفيف من المجاعة اﻷنود. يعمل أنود نحاس أسطواني متباينة إنقاص ترسب الطاقة اﻷنود، حيث تم تخفيض الطول إلى إنقاص منطقة اتصال جدار البلازما. تجارب استخدمت فراغ النظام التي يمكن أن تحقق من 0.01 فراغ عمل السلطة الفلسطينية لتدفق جماعي الداسر مجموع معدل أقل من 40 مغ/s وهدفا فحوى موقف. وقد أجريت اختبارات ستدمر لقياس آثار المعلمات العامل مثل معدلات تدفق الوقود والتصريف الحالي وقوة المجال المغناطيسي المطبق على الأداء ويسمح بتحليل مناسب. يمكن أن يدار الصاروخ بصورة مستمرة لفترات طويلة من الزمن مع تآكل قليلاً على سطح الكاثود جوفاء. الطاقة القصوى للصاروخ هو 100 كيلو واط، والأداء لهذا التكوين المبردة قابل للمقارنة مع أن من الدفاعات التي ذكرت في الأدبيات.

في هذه التجربة، نحن السيطرة على التصريف الحالي (Id)، وكتلة الوقود تدفق rate(m) وتطبيق الحقل المغناطيسي (درجة البكالوريوس). في العملية، يمكننا قياس قيمة الجهد التفريغ (Vd) والاتجاه (T)، ومن القاعدة التي يمكن أن نحصل على أي أداء المعلمات مثل الطاقة (P)، دفعة محددة (Isp) وفحوى الكفاءة (?...

Watch this Scientific Journal Video about A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster at JoVE.com

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

والهدف من هذا البروتوكول إدخال تصميم 100 كيلوواط ميدان تطبيق فئة الصاروخ ماجنيتوبلاسماديناميك والأساليب التجريبية ذات الصلة.

100 كيلوواط فئة حقل تطبيق ستدمر ماجنيتوبلاسماديناميك

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...

والهدف من هذا البروتوكول هو إدخال تصميم فئة 100 كيلووات تطبيقية المجال المغناطيسي المغناطيسية وطريقة نسبية جربت. المغناطيسي الدافع، وهذا هو دفع MPD، هو مسرع الكهربائية نموذجية. ومن المعروف جيدا لدافع عالية محددة وكثافة دافع عالية، وتعامل كمرشحين رئيسيين للدفع الرئيسي لدينا في بعثاتنا الفضاء عالية الطاقة في المستقبل.في هذه المقالة، سوف نقدم تصميم 100 كيلووات فئة تطبيقية مجال الدفع MPD، ونظم التجارب اللازمة لعقد تجربة دافع النسبية وخطوات العملية لإنهاء هذه التجربة. تصميم الدافع. الدافع يتكون أساسا من الأنود، الكاثود والعازل.يتكون الأنود من النحاس مع فوهة اسطوانة متباينة ، الحد الأدنى القطر الداخلي منها هو 60 ملليمترًا. تم بناء الكاثود من التنغستن التنتالوم مع تسع قنوات دافعة ، القطر الخارجي الذي هو 16 ملليمتر. هناك موصل مهبط مجوف على الجانب الأيسر.يتدفق الوقود الدفعي عبر وسط الموصل ويصل إلى الكاثود المجوف. هناك تجويف كبير داخل قاعدة الكاثود يربط مع تسعة قنوات أسطوانية. يعمل التجويف كمخزن مؤقت لزيادة اتساق توزيع الوقود الدافع في تسع قنوات.يتم توصيل الكاثود إلى الكابل الكهربائي مع كتلة النحاس الحلقي، الذي تم تثبيته حول موصل الكاثود. إلى جانب الجسم الرئيسي للدافع، لفائف المغناطيسي الخارجي هو أيضا ضروري للعمل من دفع MPD. لفائف تتكون من 288 يتحول دائرة أنابيب النحاس التي تعمل كممر لكل من التيار الكهربائي ومياه التبريد.القطر الداخلي لللفائف هو 150 ملليمترا، في حين أن القطر الخارجي هو 500 ملليمتر. أعلى قوة في المجال المركزي هو 0.25 telsa. نظام التجربة.ويوفر نظام التجربة الظروف اللازمة للتجربة التي تشمل أساسا ستة نظم فرعية. أولا ، نظام فراغ يوفر البيئة الفراغ اللازمة للدافع. وقطر الغرفة هو ثلاثة أمتار ، في حين أن طول مترين.يمكن الحفاظ على ضغط البيئة تحت 0.01 باسكال. ثانيا، نظام مصدر الطاقة. نظام مصدر الطاقة يتكون من مصدر الطاقة الاشتعال، مصدر قوة الدفع، مصدر الطاقة لفائف والكابلات.مصدر قوة الإشعال يمكن أن توفر ثمانية كيلوفولت أو 15 كيلوفولت التفريغ الجهد. يوفر مصدر قوة الدفع تيار مباشر يصل إلى 1000 أمبير. مصدر قوة لفائف يوفر تيار مباشر يصل إلى 240 أمبير.والثالث هو نظام إمدادات الوقود، الذي يغذي وقود الدفع بالغاز للدافع. ويشمل هذا النظام أساسا مصدر الغاز، وحدة تحكم معدل التدفق الكتلي وخطوط أنابيب إمدادات الغاز. والرابع هو نظام تبريد المياه، الذي يوفر المياه عالية الضغط لتبادل الحرارة الزائدة من الدافع، لفائف المغناطيسي ومصادر الطاقة.ثم هو نظام الحيازة والتحكم ، والتي يمكن أن تسجل إشارات ظروف تشغيل الدفع والسيطرة على النظم الأخرى. آخر واحد هو الهدف نظام قياس التوجه، والتي يمكن استخدامها لقياس قوة الدفع. موقف التوجه الهدف يتكون أساسا من لوحة الهدف، شعاع مرهف، استشعار التشرد، إطار الدعم، منصة محورية المنقولة ومنصة الراديو المنقولة.يمكن اعتراض البلازما من قبل الهدف، وسيتم دفع الهدف من قبل البلازما. ويمكن قياس إزاحة الهدف بواسطة المستشعر الموضوع خلف الهدف. بهذه الطريقة، يمكننا تقييم الاتجاه.التحضير للتجربة. تثبيت الدافع. امسح مكونات الدافع بالكحول في غرفة نظيفة.تجميع الأنود مع عازل. الجمع بين الكاثود، حامل الكاثود وموصل الكاثود. إضافة الجزء الكاثود إلى الجزء الأنود.تثبيت موصل الأوسط في التجميع وإصلاحها مع مسامير. إنشاء مقعد لفائف على منصة التجربة مع رافعة شوكية. وضع منصة التجربة على السكك الحديدية دليل من غرفة فراغ.تثبيت الدافع على لفائف. ربط الأنود والكاثود مع الكابلات الكهربائية المقابلة. ربط لفائف المغناطيسي مع مصدر الطاقة لفائف.انضمام حتى أنابيب التبريد المياه وأنابيب إمدادات الوقود مع الدافع. الانضمام إلى أنابيب تبريد المياه مع لفائف. تثبيت منصة المنقولة داخل الغرفة وإصلاح الجسم الرئيسي من موقف التوجه على ذلك.ضبط موقف من منصة المنقولة لجعل خط وسط الدافع والهدف التنازل مع بعضها البعض. ثم نتعاون في موقف الدفع. أولاً، تحميل أوزان مختلفة على جهاز التعاون وتسجيل الناتج المقابلة من موقف الدفع.كرر العملية ثلاث مرات على الأقل. ثم يمكننا حساب معامل مرن من موقف الدفع وفقا لبيانات المعايرة. مكنس غرفة الفراغ.أغلق باب الغرفة بدء تشغيل المضخات الميكانيكية. بدء تشغيل المضخات الجزيئية عندما يكون الضغط الخلفية في الغرفة أقل من خمسة باسكال.بدء تشغيل مضخات المبردة عندما يكون الضغط في الخلفية في الغرفة أقل من 0.05 باسكال. انتظر حتى يصل الضغط إلى 10 إلى قوة ناقص أربعة باسكال. الإشعال وقياس قوة الدفع التجربة.نحن بحاجة إلى تسخين الدفع إذا كان الدافع قد تعرض للهواء. ابدأ بتسجيل الإشارة. تعيين معدل تدفق الكتلة الوقودية في 40 ملليغرام والحفاظ على توريد لمدة 20 دقيقة على الأقل.التبديل على إمدادات المياه التبريد. تعيين تردد العمل من anode ومضخات تبريد المياه الكاثود في 10 هرتز. نقل موقف التوجه إلى موقف بعيد عن الدافع.التبديل على مصدر الطاقة لفائف مع لفائف الحالية من 90 أمبير. التبديل على مصدر قوة الدفع مع تيار التفريغ من 240 أمبير. قم بتشغيل مصدر طاقة الإشعال.الحفاظ على الدافع يعمل لمدة خمس دقائق على الأقل. إيقاف مصدر قوة الدفع والوقود توريد. أوقف إعادة التّرَك.بعد ال تسخين، يمكننا تنفيذ قياس قوة الدفع. نقل موقف الدفع إلى موقف 550 ملليمتر من الدافع. ابدأ بتسجيل الإشارة.بدء توريد الوقود الداسر. اشعال الدافع مع 90 لفائف أمبير الحالية و 240 أمبير تصريف الحالية. زيادة لفائف الحالية إلى 90 أمبير.في وقت لاحق، وزيادة التفريغ الحالي إلى 800 أمبير. ثم زيادة لفائف الحالية إلى 230 أمبير. إيقاف الدفع عندما يصبح الإخراج من موقف التوجه مستقرة.وقف توريد الوقود. أوقف إعادة التّرَك. نتائج تمثيلية.في التجارب، ونحن السيطرة على تصريف الحالية، ومعدل تدفق الكتلة الدافعة وتطبيق المجال المغناطيسي. ثم نحن قياس قيمة الجهد التفريغ والتوجه على أساس التي يمكننا الحصول على معلمة الأداء الأخرى مثل السلطة، ودفع محددة وكفاءة الدفع. وتظهر إشارة نموذجية من الجهد التفريغ في هذا الشكل.بعد تشغيل مصدر الطاقة، سيتم استخدام الجهد العالي على الدافع لكسر الوقود محايدة. بعد الاشتعال، والجهد الاتجاهات إلى قيمة ثابتة ويحافظ أساسا ثابت. ثم يمكننا القول أن الاشتعال ناجحوتظهر نتيجة قياس قوة دفع نموذجية في هذا الشكل. نبدأ تسجيل إشارة موقف الدافع قبل توريد الوقود، الذي يعامل كنقطة دفع صفر. سيكون هناك دفعة طفيفة بعد توريد الوقود الدافع.بعد الاشتعال، سيكون هناك تذبذب كبير. ثم يميل التوجه إلى قيمة ثابتة. سيكون هناك صفر الانجراف بسبب تشوه الحرارية من الهدف، وقيمتها 50 millinewton.الخطأ الناجم عن الانجراف لا يزيد عن 1٪ ويبين الرقم خصائص التفريغ خلال نصف ساعة مواصلة العمل. نحن confund أن اتجاهات الدافع إلى حالة ثابتة بسرعة بعد الاشتعال ، والجهد مستقر جدا خلال هذه الفترة. هذا الرقم يبين التغيرات مظهر التنغستن التنغستن جوفاء قبل وبعد التجارب.إجمالي وقت التجربة أكثر من 10 ساعات. يمكننا أن نجد تآكل طفيف توزيع موحد على السطح الخارجي للcathode، مما يعني أن الدافع لديه القدرة على العمل لفترة أطول بكثير من 10 ساعات. بعد استمرار اختبار العمل، استكشفنا أداء الدافع في نطاق الطاقة من 50 إلى 100 كيلوواط.يتم الحصول على أفضل أداء في 99.5 كيلوواط في حين أن قوة الدفع هي 3،052 millinewton. الدافع المحدد هو 4، 359 ثانية، وكفاءة الدفع هو 67٪ومن الجدير بالذكر أنه عندما يصل الدافع إلى أفضل أداء، وضغط الخلفية هو باسكال 0.2. قد يكون الأداء المقاس أعلى من القيمة الفعلية بسبب تأثير الضغط العالي.يتم إجراء اختبار من التنغستن التنتالوم ويظهر مقاومة العملية. الطاقة الغازية 100 كيلو واط مع دفع 3050 ميلينون، الدافع المحدد من 4، 300 ثانية، وكفاءة 67٪

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Linear Momentum, Impulse and Collisions

SCIENTISTS IN ACTION

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

توليف المرحلة تحول Nanoemulsions مع حجم التوزيعات الضيقة للتبخير القطرة الصوتية وفقاعة محسنة تذرية بوساطة الموجات فوق الصوتية

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

تجارب اللهب في مصدر الضوء المتقدم: رؤى جديدة في عمليات تشكيل السخام

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

نقل بروتون والبروتين التشكل حيوية في وقت حساس البروتينات عن طريق حل خطوة المسح الضوئي فورييه، تحويل الأشعة تحت الحمراء الطيفي

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

القوة الذرية الميكروسكوب من الضوء الأحمر الخلايا المستقبلة عن طريق رسم الخرائط PeakForce الكمية النانوميكانيكية الملكية

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

التصوير المقطعي الطاقة المتشتتة الأشعة السينية ل3D عنصري رسم الخرائط من الجسيمات النانوية الفردية

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

كشف واستعادة البلاديوم والذهب والكوبالت المعادن من منجم الحضري عن طريق مجسات رواية / الممتزات مخصصة للمع النانو المسامات على شكل عجلة عربة

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

طرق التجريبية المتقدمة لدرجات الحرارة المنخفضة Magnetotransport قياس المواد الجديدة

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Magnetically Induced Rotating Rayleigh-Taylor Instability

مغناطيسيا المستحثة الدوارة رايلي تايلور عدم الاستقرار

Classical techniques for investigating the Rayleigh-Taylor instability include using compressed gasses1, rocketry2 or linear electric motors3 to reverse ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

سبارك البلازما التكلس جهاز يستخدم لتشكيل سترونتيوم تيتانات Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...