Разработка и расчет магнитной системы безжелезного холловского электрореактивного двигателя.

На данном этапе был проведен расчет магнитной системы безжелезного высокоресурсного электрореактивного двигателя холловского типа. В обоснование принятого направления исследований, в частности, отмечается, что предложенная новая схема ионного ускорителя с замкнутым холловским током электронов принципиально отличается от известных конструкций в первую очередь тем, что в ней отсутствуют магнитные материалы. Основным элементом конструкции является катушка с током такой конфигурации, что в некоторой области пространства вблизи торца катушки реализуются условия для формирования параллельного или слабо сходящегося ионного пучка.
Рассмотрен эффект расширения ионного пучка в цилиндрическом ускорителе с замкнутым холловским током. Предполагается, что холловский ток не приводит к заметному изменению внешнего магнитного поля. Показано, что тангенс угла наклона ионных траекторий к оси цилиндра порядка отношения ларморовского радиуса электронов с полной энергией к характерному радиусу ускорительного канала. Наложение продольного, параллельного оси цилиндра, магнитного поля позволяет скомпенсировать расширение пучка.
Рассмотрена задача о структуре ускоряющего слоя с замкнутым холловским током электронов и геометрии ионного пучка во внешнем магнитном поле, создаваемым произвольной аксиально-симметричной системой круговых токов при малом размагничивании. Показано, что ионные траектории перпендикулярны поверхности магнетронной отсечки электронов, а граница катодной плазмы совпадает с силовой линией магнитного поля. Найдена конфигурация магнитного поля, при реализации которой вблизи поверхности отсечки последняя представляет собой плоскую поверхность, перпендикулярную оси системы. Показано, что при малом отношении ларморовского радиуса электронов с полной, приобретаемой в слое энергией к характерному размеру системы этого достаточно для получения практически параллельных оси или слабо сходящихся ионных пучков.
Рассчитана магнитная система двигателя с максимальным диаметром 20 см. Разрядное напряжение составляло 250 В. Оптимальной считалась конфигурация, обладающая максимальной шириной пучка. Численный эксперимент показал, что при выбранных параметрах близкой к оптимальной является следующая конфигурация магнитной системы: размеры внутренней катушки: внутренний радиус 5.5 см, внешний радиус 7.5 см, длина 10 см; размеры внешней катушки: внутренний радиус 9.0 см, внешний радиус 10.0 см, длина 5 см; плотность тока во внутренней катушке 400 А/см2; плотность тока во внешней катушке 100 А/см2. Проведен траекторный анализ движения ионов в двигателе. Расходимость потока составила 15о.
Проведенные работы соответствуют требованиям технического задания и календарного плана.