Электрический ракетный двигатель термический

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Данный тип электрического ракетного двигателя характеризуется тем, что вначале электрическая энергия используется для нагрева рабочего тела (газа). Затем термическая энергия струи преобразуется в кинетическую энергию струи в со́пле. Обычно это сопло Лаваля, позволяющее ускорить газ до сверхзвуковых скоростей.

Двигатели делятся по типу нагрева газа. Самый простой — электронагревный. В нём газ нагревается за счёт теплообмена с нагревательным элементом. Нагревательный элемент делается из электропроводящего материала, выдерживающего высокие термические нагрузки (графит, сплавы вольфрама, молибдена, рения). В электродуговом электрическом двигателе газ нагревается в электрической дуге постоянного или переменного тока.

Так как газ не может быть нагрет выше температуры нагревателя, наибольшую скорость истечения можно получить при той же температуре с газом малой молекулярной массы (водород, гелий). На практике использование водорода затруднено из-за сложности его хранения. Иногда используется аммиак или гидразин, которые хранятся в жидком виде. Также возможно использование азота и других химически инертных газов.

Максимальная скорость истечения в таких двигателях зависит от средней молекулярной массы истекающих газов, температуры и показателя адиабаты:

w= \sqrt{\frac{2k}{k-1} \frac{\ R_u T}{M}}

где w — скорость истечения, k — показатель адиабаты, R_u — универсальная газовая постоянная, T — температура, M — молекулярная масса. Отсюда видно, что для достижения максимальной скорости нужно использовать газ с минимальной молекулярной массой (например, водород) и нагревать газ до высокой температуры. В электрической дуге газ можно нагреть до 15 000 К.

Ссылки[править | править исходный текст]