ВНИМАНИЕ! На форуме начался конкурс - астрофотография месяца ОКТЯБРЬ!
0 Пользователей и 2 Гостей просматривают эту тему.
ЦитатаКстати, в идеале выхлоп ионного двигателя должен быть электрически нейтральным, чтобы отрицательно заряженный аппарат не тормозился положительно заряженным облаком выхлопаА существенным ли будет это торможение?
Кстати, в идеале выхлоп ионного двигателя должен быть электрически нейтральным, чтобы отрицательно заряженный аппарат не тормозился положительно заряженным облаком выхлопа
Много я читал про Ионных двигателей но еще много остается непонятным и хочу узнать здесь вот что:1. Почему тяга этих двигателей остается таким малым? Ведь во всех случаях настолько я знаю их тяга измеряется в граммах или в лучшем случае в килограммах, в чем же дело? Если есть струя плазмы и есть магнитное (или электрическое) поле, то что мешает разгонять большое количество вещества (то есть плазмы) до высоких скоростей? Конечно энергия понадобиться много но здесь речь идет о двигателе а не о источнике энергии.......
2. Как вычислять до каких предельных скоростей можно разгонять Ион? Вот например есть струя плазмы в котором содержится положительно заряженные ионы Водорода, Кислорода и Углерода, до какого максимальной скорости можно их разгонять? Это прямопропорциально напряжение электрического\магнитного поля или как?
3. Почему Ионные двигатели работают только в вакууме? Нельзя ли ионизировать той ли иной газ в воздухе чтоб космический корабль с таким двигателем смог взлетать с поверхности Земли?
4. Настолько я знаю Ионные двигатели набирают скорость довольно медленно, если это так-то почему?
Крайне слабо ионизированная - проценты
Плюс к тому молекулярная, а не атомарная
Очень. Аппарат диаметром 2 метра, использующий ионник с напряжением 1 МВ и током 100мА, зарядится до потенциала -1 МВ за пару миллисекунд, после чего разгон прекратится.
Проблема в том, что нет технологии, позволяющей передавать большую энергию большому количеству вещества. Ну и нет источников такой большой энергии, но это уже в принципе решаемая проблема.
Пропорционально квадрату энергии. Т.е. чтоб разогнать быстрее в 2 раза надо затратить энергии в 4 раза больше
Для старта с земли важнее не скорость отбрасываемых газов, а тяга (их количество*скорость), а иначе ракета не преодолеет силы тяжести и останется стоять на старте. Пока (и еще очень долго) ионные двигатели не могут создавать тягу, больше чем вес ракеты.
Опять же, потому что их сила тяги слабая. Потому что пока невозможно передавать большую энергию большой массе рабочего тела, чтоб разгонять его до "ионных" скоростей.
Тяга маленькая как раз из-за того что энергии нужно много. Ограничения не в двигателе (имеющиеся источники электроэнергии, которые можно применять на КА, весят в разы или даже десятки раз больше на единицу мощности, чем ионные двигатели на единицу потребляемой ими мощности). Ядерный реактор при мощностях от может быть, 5-10 мегаватт, имел бы сравнимые с ионниками характеристики по удельной мощности и система пришла бы в баланс - но это дало бы рост ускорения аппарата всего в несколько раз и не решило бы радикально проблему
Занимает межорбитальная траектория год или 3 месяца - не суть важно, людей все равно послать нельзя, автоматику все равно можно.
Я читал что если добавить Калий к плазме то степень ионизации возрастает, возможно это поможет?
ЦитатаПлюс к тому молекулярная, а не атомарнаяЭто не понял, если ион есть то он уже не атом и не молекула...
ЦитатаОчень. Аппарат диаметром 2 метра, использующий ионник с напряжением 1 МВ и током 100мА, зарядится до потенциала -1 МВ за пару миллисекунд, после чего разгон прекратится.Значит нейтрализация плазмы это АБСОЛЮТНО НЕОБХОДИМОЕ УСЛОВИЯ для Ионного двигателя?
ЦитатаПроблема в том, что нет технологии, позволяющей передавать большую энергию большому количеству вещества. Ну и нет источников такой большой энергии, но это уже в принципе решаемая проблема.Значит создать источник большой энергии менее сложная проблема чем создать технологию позволяющей передавать большую энергию большому количеству вещества? Почему эта последняя так сложно?
ЦитатаПропорционально квадрату энергии. Т.е. чтоб разогнать быстрее в 2 раза надо затратить энергии в 4 раза большеЭто понятно но я конкретно хочу узнать вот ест например ион Углерода и хочу его разогнать до скорость 100 км/сек, сколько напряжение нужно на электроде?
Да, абсолютно необходимое. Но очень простое - излучатель электронов ("нейтрализатор") несложен и потребляет немного энергии. Характеристики ионного двигателя определяются не им.
Нельзя создавать бесконечно большую разность потенциалов между электродами - иначе произойдет пробой.
Нельзя создавать большую концентрацию ионов в разгонном объеме двигателя - их суммарный заряд исказит и уменьшит электрическое поле, уменьшив эффективность работы.
То есть, и энергия ионов на выходе ограничена, и количество ионов на единицу объема (а отсюда - и площади сечения) двигателя ограничено. Т.о., максимальная тяга на единицу площади сечения ограничена, максимальная энергия, передаваемая рабочему телу в данном объеме двигателя, - тоже.
Берете массу атома углерода (равную относительной атомной масссе, умноженной на атомную единицу массы), и равную ~10-26 кг, и определяете, какая кинетическая энергия будет у него при скорости 100 км/сек (10-16 Дж). Выразив ее в электрон-вольтах (10-16 Дж = ~625 В). То есть, до 100 км/сек углерод можно разогнать напряжением 625 вольт. До 1000 - 62500 вольт До 10000 - теоретически надо напряжение 6250000 вольт, но 6 МВ - это существенно больше предела межэлектродного напряжения (1-1.5 МВ).
Возможно, Вы еще ученик средних классов, а вопросы задаете по курсу физики для старших классов и даже вуза.
Вот когда есть плазма, смесь положительных Ионов и Электронов, и если использовать электрическое поле, то тот электрод который будет иметь положительный заряд будет отталкивать ионов а электронов-притягивать, это понятно.
А если каким-то образом удалить отрицательный заряд на двигателе (от электронов) то тогда не очень-то нужно нейтрализовать положительную заряженную струю газа идущего из двигателя, правильно?
Даже в том случае если между электродами будет плотный газ (плазма)?
То есть этот заряд должен быть меньше чем напряжение на электродах?
Электронов в плазме нет
Как раз при наличии такого плотного газа пробой и произойдет: плазма токопроводяща, и наличие ее между электродами равнозначно короткому замыканию
juseppeЦитатаКак раз при наличии такого плотного газа пробой и произойдет: плазма токопроводяща, и наличие ее между электродами равнозначно короткому замыканиюА что будет если на плазме мы будем действовать не электрическим а магнитным полем?
Будет плазменный ракетный двигатель, типа ВАЗИМРа. Который не следует путать с ионным. Больше тяга, меньше УИ. Промежуточный между химическими и ионными...
Тяга маленькая как раз из-за того что энергии нужно много. Ограничения не в двигателе (имеющиеся источники электроэнергии, которые можно применять на КА, весят в разы или даже десятки раз больше на единицу мощности, чем ионные двигатели на единицу потребляемой ими мощности). Ядерный реактор при мощностях от может быть, 5-10 мегаватт, имел бы сравнимые с ионниками характеристики по удельной мощности и система пришла бы в баланс - но это дало бы рост ускорения аппарата всего в несколько раз и не решило бы радикально проблему. Занимает межорбитальная траектория год или 3 месяца - не суть важно, людей все равно послать нельзя, автоматику все равно можно. Наверное поэтому никто с ядерными реакторами в космосе и не заморачивается.
В английской Вики написано, что плазменный двигатель -- это разновидность ионного. Мне тоже непонятно, почему плазменный двигатель -- это не ионный?
И ещё я не понял, на схеме ВАЗИМРа. Почему написано, что магнитное поле разгоняет плазму? Каким образом? Мне показалось, что радиоволны разогревают плазму, а потом она сама вырывается через магнитное сопло. Не так?
Реактивный двигатель использует радиоволны для ионизации рабочего тела с последующим разгоном полученной плазмы с помощью электромагнитного поля для получения тяги.
Потому что в ионном разгоняется положительный ион, электростатическими силами. В том же поле электрон полетит в другую сторону. Грубо говоря, ионный двигатель - электростатический, а плазменный - электродинамический...
После разогрева сгустки плазмы "выталкиваются" электромагнитным полем.
Электрическое поле что такое-знаюМагнитное поле-тоже знаюЕСЛИ не ошибаюсь то электромагнитное поле это тоже самое что электромагнитное излучение
Электромагнитное поле — это фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.
Электрическое поле что такое-знаюМагнитное поле-тоже знаюЕСЛИ не ошибаюсь то электромагнитное поле это тоже самое что электромагнитное излучение (свет, радиоволны и так далее) которая движется со скоростью 300 000 км\сек
но по-моему он не имеет заряд (или напряжение) и не может разогнать плазму.
В плазменном двигателе используется переменное магнитное поле, создаваемое электромагнитами. Это если поподробнеее...
Плазма -- это газообразный электрический проводник. Любой проводник можно разогнать переменным ЭМ полем, как это происходит, например, в электрических моторах.