Установка плазменная газодинамическая (плазмоэлектродинамический стенд)

Отдел механики ионизированных сред

Завотделом - д-р техн. наук, профессор В.А.Шувалов

Установка плазменная газодинамическая (плазмоэлектродинамический стенд)

Основные технические параметры

Стенд относится к классу плазмогазодинамических труб. Откачивающая система стенда производительностью около 100 м³/с, наличие криопанелей, охлаждаемых жидким азотом LN2, дают возможность реализовать в рабочей камере — цилиндре из немагнитной стали диаметром 1.2 м и длиной 3.5 м — статическое разрежение 10-5 Н/м², а при натекании газа давление 10-4 — 10-2 Н/м². В качестве источника сверхзвуковых потоков разреженной плазмы используется газоразрядный ускоритель с накаленным катодом, ионизацией рабочего тела электронным ударом и осцилляцией электронов во внешнем магнитном поле. Для измерения и контроля параметров плазменных потоков служит система электрических зондов, зондов давления, СВЧ - интерферометры, работающие на частотах 5.45 и 9.8 ГГц и масс-спектрометр МХ7303. Диагностические средства и исследуемые модели размещены на подвижных платформах верхнего и нижнего координатников с четырьмя степенями свободы каждый. Контроль перемещений осуществляется с помощью потенциометрических датчиков. Точность отсчета для линейных перемещений — 0.5·10-3 м, для угловых — 0,5°.

Общее описание

Плазмоэлектродинамический стенд предназначен для исследования различных аспектов взаимодействия твердого тела (включая материалы и элементы конструкций летательных аппаратов) с окружающей средой в ионосфере и магнитосфере Земли. Системы и технические характеристики стенда позволяют моделировать и имитировать условия функционирования, режимы движения и обтекания, взаимодействия планет Солнечной системы, искусственных тел и космических аппаратов (КА) с межпланетной средой (солнечным ветром), потоками холодной ионосферной и горячей магнитосферной плазмы, заряженных частичек, электрическими и магнитными полями, электромагнитным излучением солнечного спектра и радиолокационного диапазона на високоэлептических, геостационарных, низких, средних и геополярних орбитах на высотах 150 – 40000 км.

Возможности

  • контактная диагностика заряженных и нейтрального компонентов высокоскоростных потоков неравновесной столкновительной и бесстолкновительной частично диссоциированной плазмы в диапазоне давлений от 103 до 10-9 Па
  • изучение механизмов ускорения и структуры поля течения при расширении плазменных сгустков, стационарных и импульсных плазменных струй в вакуум; выявление эффектов и механизмов ослабления и искажения отраженных от элементов конструкций КА радиосигналов в сантиметровом, дециметровом и метровом диапазонах длин волн плазменными струями и искусственными плазменными образованиями, возникающими у поверхности КА при работе электрореактивных двигателей, инжекции электронных пучков, проведении активных и пассивных экспериментов на орбите;
  • моделирование и исследование процессов, механизмов и закономерностей накопления и нейтрализации высоковольтных зарядов при облучении диэлектрических материалов и покрытий поверхностей КА электромагнитным излучением, высокоэнергичными электронами радиационных поясов Земли на геостационарной орбите и авроральными электронами при сверхзвуковом обтекании КА холодной плазмой в полярной ионосфере;
  • физико-химическое моделирование и исследование деградации электрической мощности солнечных батарей, изменения весовых, геометрических и термооптических характеристик полимерных и композитных материалов обшивок солнечных батарей при длительном воздействии комплекса факторов космического пространства на геостационарной орбите, сверхзвукового потока атомарного кислорода и ультрафиолетового излучения в атмосфере Земли;
  • физическое моделирование эффектов и закономерностей магнитогидродинамического взаимодействия намагниченных тел с потоком разреженной плазмы;
  • аэродинамика и теплообмен КА и элементов конструкции в потоке разреженной плазмы.
  • Сравнение с существующими аналогами

    Плазмоэлектродинамический стенд сочетает свойства плазменной газодинамической трубы, электрорадиационного стенда и вакуумной безэховой камеры. По этим суммарным свойствам, диапазоном решаемых научно-технических задач и проблем стенд не имеет аналогов.

    Возможности плазмоэлектродинамического стенда иллюстрируют опубликованные результаты исследований:

    1. Шувалов В. А. Структура сгустков и струй импульсной плазмы, расширяющейся в вакуум / В. А. Шувалов, М. Г. Быстрицкий, Г. С. Кочубей, А. Е. Чурилов // Теплофизика высоких температур. – 2004. – Т. 42, № 1. – С. 23 - 30.
    2. Шувалов В. А. Молекулярное загрязнение поверхностей КА при термостатировании и выведении космической головной части ракеты-носителя на орбиту / Шувалов В. А., Тихий В. Г., Потапович Л. П., Приймак А. И., Письменный Н. И., Кочубей Г. С. // Космічна наука і технологія. – 2007. – Т. 13, № 3. – С. 3 – 11.
    3. Шувалов В. А. Зондовая диагностика высокоскоростных потоков разреженной частично диссоциированной плазмы / В. А. Шувалов, Н. И. Письменный, А. И. Приймак, Г. С. Кочубей // Приборы и техника эксперимента. – 2007. – № 2. – С. 92 – 100.
    4. Шувалов В. А. Изменение свойств материалов панелей солнечных батарей КА под воздействием атомарного кислорода / В. А. Шувалов, Г. С. Кочубей, А. И. Приймак, Н. И. Письменнный, Н. А. Токмак // Космические исследования. – 2007. – Т. 45, № 4. – С. 294 – 304.
    5. Шувалов В. А. Магнитогидродинамическое торможение «намагниченных» планет в потоке плазмы солнечного ветра / В. А. Шувалов, Бандель К. А., Приймак А. И., Кочубей Г. С. // Космічна наука і технологія. – 2009. – Т. 15, №6. – С. 3 -13.
    6. Pismennyi N. Physical modeling of interaction of spacecraft with near-satellite environment / Pismennyi N., Priimak A., Nosikov S., Tsokur A. // Space Research in Ukraine 2006 – 2008 / National Space Agency of Ukraine. – Kiev, 2008. – P. 101– 106.
    7. Шувалов В. А. Перенос зарядов быстрыми электронами на подветренные поверхности твердого тела в сверхзвуковом потоке разреженной плазмы / Шувалов В. А., Приймак А. И., Бандель К. А., Кочубей Г. С. // Прикладная механика и техническая физика. – 2008. – Т.49, № 1. – С. 13 – 23.
    8. Шувалов В. А. Диагностика нейтрального и заряженного компонентов потока разреженной плазмы калориметрическими зондами / В. А. Шувалов, Д. Н. Лазученков, Г. С. Кочубей, С. В. Носиков // Приборы и техника эксперимента. – 2010. – № 3. – С. 80 – 87.
    9. Шувалов В. А. Диагностика неравновесной столкновительной плазмы термоанемометрическим зондом / В. А. Шувалов, Г. С. Кочубей, Д. Н. Лазученков // Теплофизика высоких температур. – 2011. – Т. 48, № № 1. – С. 28 – 35.
    10. Шувалов В. А. Управление теплообменом и торможением „намагниченного” тела в потоке разреженной плазмы / В. А. Шувалов, А. И. Приймак, К. А. Бандель, Г. С. Кочубей, Н. А. Токмак // Теплофизика высоких температур. – 2011. – Т. 48, № 3. – С. 1-10.
    11. Шувалов В. А. Теплообмен и торможение намагниченного тела в потоке разреженной плазмы / В. А.Шувалов, А. И. Приймак, К. А. Бандель, Г. С. Кочубей, Н. А.Токмак // Прикладная механика и техническая физика. – 2011. – Т.52, № 1. – С. 1 – 14.
    НОМЕР ТЕЛЕФОНА:
    +38-0562-47-24-88
    E-MAIL:

    © 2001 - 2017 Институт технической механики НАНУ и ГКАУ