The Problem of Optimal Discharge Energy in an Ablative Pulsed Plasma Thruster

A. V. Bogatyi; Богатый А. В.; G. A. Dyakonov; Дьяконов Г. А.; N. V. Lyubinskaya; Любинская Н. В.; D. A. Murataeva; Муратаева Д. А.; G. A. Popov; Попов Г. А.; S. A. Semenikhin; Семенихин С. А.

doi:10.31857/S0023420623700139

The Problem of Optimal Discharge Energy in an Ablative Pulsed Plasma Thruster

Authors: Bogatyi A.V.¹, Dyakonov G.A.¹, Lyubinskaya N.V.¹, Murataeva D.A.¹, Popov G.A.¹, Semenikhin S.A.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Applied Mechanics and Electrodynamics of the Moscow Aviation Institute, 125080, Moscow, Russia
Issue: Vol 61, No 5 (2023)
Pages: 400-405
Section: Articles
URL: https://rjmseer.com/0023-4206/article/view/672616
DOI: https://doi.org/10.31857/S0023420623700139
EDN: https://elibrary.ru/HJVTLE
ID: 672616

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract

One promising trend in small-spacecraft development is the development of small electric propulsion systems (EPSs) based on ablative pulsed plasma thrusters (APPTs). The problem of optimal discharge energy in APPT that provides a minimal total mass of the EPSs has been considered. It has been shown that, at a given total impulse, discharge energy of an APPT has an optimal value that depends on the specific energy intensity of power capacitors, the specific thrust impulse of the engine, mass of electronic units, and other elements of the propulsion system circuit. It has been concluded that the calculation of the optimal discharge energy allows reducing the total mass of the propulsion system during the design of an APPT-based EPSs.

References

Пец Л.А., Симонов А.И., Храбров В.А. Как создавали первые ЭРД // Земля и Вселенная. 2005. № 6. С. 57–60.
Vondra R., Tomassen K., Solbes A. Analysis of Solid Teflon Pulsed Plasma Thruster // J. Spacecraft and Rockets. 1970. V. 7. Iss. 12. P. 1402–1406. https://doi.org/10.2514/3.30181
Antropov N.N., Bogatyy A.V., Boykachev V.N. et al. Development of Russian Next-generation Ablative Pulsed Plasma Thrusters // Procedia Engineering. 2017. V. 185. P. 53–60. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.03.291
Богатый А.В., Дьяконов Г.А., Любинская Н.В. и др. Современное состояние работ по созданию ЭРДУ с АИПД в НИИ ПМЭ МАИ // Изв. РАН. Энергетика. 2019. № 3. С. 96–109. https://doi.org/10.1134/S0002331019030075
Антропов Н.Н., Богатый А.В., Дьяконов Г.А. и др. Новый этап развития абляционных импульсных плазменных двигателей в НИИ ПМЭ // Вестн. НПО им. С.А. Лавочкина. 2011. № 5. С. 30–40.
Antropov N.N., Bogatyi A.V., Dyakonov G.A. et al. New Stage in the Development of Ablative Pulsed Plasma Thrusters at RIAME MAI // The Solar System Exploration. 2012. V. 46. Iss. 7. P. 531–541. https://doi.org/10.1134/S0038094612070064
Макриденко Л.А., Волков С.Н., Горбунов А.В. и др. Космический комплекс “Ионозонд” // Вопросы электромеханики. Тр. ВНИИЭМ. 2019. Т. 170. № 3. С. 40–48.
Zakrzwski C., Benson S., Sanneman P., Hoskins A. On-Orbit Testing of the EO-1 // 38th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conf. and Exhibit. Indianapolis, Indiana, 7–10 July 2002. Art. ID. AIAA 2002-3973. https://doi.org/10.2514/6.2002-3973
Антропов Н.Н., Богатый А.В., Даньшов Ю.Т. и др. Корректирующая двигательная установка с абляционным импульсным плазменным двигателем для малых космических аппаратов // Вестн. НПО им. С.А. Лавочкина. 2013. № 5. С. 33–37.
Popov G.A., Khrustalev M.M., Khrabrov V.A. et al. Phisicomathematical Model of Plasma Acceleration in an Ablative Pulsed Plasma Thruster // Plasma Physics Reports. 2014. V. 14. Iss. 5. P. 336–342.
Богатый А.В., Дьяконов Г.А., Нечаев И.Л. и др. Перспективы улучшения массогабаритных характеристик абляционных импульсных плазменных двигателей // Вопросы электромеханики. Тр. ВНИИЭМ. 2013. Т. 133. С. 19–26.
Богатый А.В., Дьяконов Г.А., Нечаев И.Л. Абляционный импульсный плазменный двигатель с раздельным механизмом ионизации и ускорения рабочего тела // Тр. МАИ. 2012. Т. 52. С. 20.