Устройство и принцип работы ДАС

Историческая справка о ЭРД

Электрические ракетные двигатели (ЭРД) представляют собой космические реактивные двигатели, в которых электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию направленного движения истекающего из него потока ионизированного газа (плазмы). Благодаря обеспечиваемым ими высоким скоростям истечения рабочего тела или удельным импульсам тяги, ЭРД позволяют более экономно расходовать запасаемое на космическом аппарате рабочее вещество и вследствие этого более эффективно решать целый ряд задач управления движением космических аппаратов по сравнению с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) и другими типами двигателей, использующими газодинамический механизм ускорения рабочего тела. Идея использования электрических сил для разгона рабочего вещества, обладающего электрическим зарядом, была впервые высказана К.Э. Циолковским еще в 1911 году. [4]

Родоначальником теории и создателем первого наземного прототипа ЭРД является выдающийся советский ученый академик В. П. Глушко. В 1929 году им была написана работа «Металл как взрывчатое вещество», в которой дано научное обоснование возможности создания ЭРД и проведена оценка их возможных характеристик. В 1929 - 1933 гг. в Газодинамической лаборатории в Ленинграде В. П. Глушко были испытаны экспериментальные образцы электроракетных двигателей, выполненные по различным схемам, проведены исследования свойств рабочих тел (электропроводящих жидкостей и металлов), отработаны способы их подачи в двигатель, была разработана мощная высоковольтная импульсная установка для питания двигателей. В конце 1933 года работы по созданию электроракетных двигателей в ГДЛ были прекращены, главным образом из-за отсутствия в те годы возможности создания легких и высокоэффективных бортовых источников электроэнергии.

В 50-х годах наступил новый период развития электроракетных двигателей. Важную роль в стимулировании исследований и разработок в области ЭРД сыграли эпохальные события - запуски в нашей стране первого искусственного спутника Земли и первого пилотируемого космического корабля. Научно-технической основой нового этапа разработок ЭРД явились успехи в области физики плазмы, термоядерных исследований, а также в создании ядерных и солнечных источников энергии для космических аппаратов. [3]

Наиболее важное значение в формировании современной теории ЭРД имели следующие научно-технические идеи.

Принцип электродинамического ускорения, предложенный в 1957 году Л.А. Арцимовичем и его сотрудниками, был положен в основу ускорителей различных классов – импульсных ЭРД на газообразном и твердом топливе, стационарных сильноточных ЭРД.

Принцип бездиссипативного ускорения ионов в замагниченной плазме самосогласованным электрическим полем. Этот механизм реализуется в плазменных двигателях с азимутальным дрейфом электронов, в торцевых холловских двигателях, импульсных двигателях с электромагнитным разгоном плазмы. В наиболее последовательной форме этот метод ускорения реализован в двигателе с анодным слоем (ДАС). Первоначально идея ДАС была сформулирована сотрудником отдела плазменных исследований Института атомной энергии имени И.В. Курчатова А.В. Жариновым в конце 50-х годов. Позже на основе его идеи были разработаны и созданы высокоэффективные двух- и одноступенчатые двигатели. [2]