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Electric Propulsion

Electric Propulsion. 건국대학교 기계항공우주공학부. 목차. Electric Propulsion 의 개요 ( 이론 ) Electric Propulsion 의 종류 3 가지 영역별 Propulsion 의 개요 영역별 Propulsion 의 특징 Reference. Electric Propulsion 의 특징. 1. 움직이는 연료탱크 2. 높은 Isp( 비추력 ) 를 가진다 . 3. 높은 에너지 효율성을 가지고 있다 . 4.Mfinal/Mintial 의 효과.

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Presentation Transcript

  1. Electric Propulsion 건국대학교 기계항공우주공학부

  2. 목차 • Electric Propulsion 의 개요(이론) • Electric Propulsion의 종류 • 3가지 영역별 Propulsion의 개요 • 영역별 Propulsion의 특징 • Reference

  3. Electric Propulsion의 특징 1.움직이는 연료탱크 2.높은 Isp(비추력)를 가진다. 3.높은 에너지 효율성을 가지고 있다. 4.Mfinal/Mintial의 효과

  4. Chemical Propulsion과 Electric Propulsion의 비교

  5. Electric Propulsion의 종류 • Electrothermal -Arcjet -Resistojet -MICROWAVE ELECTROTHERMAL THRUSTER (MET) • Electrostatic -Ion -Hall Thruster • Electrodynamic -MPD(magneto-plasma-dynamic) -Hall-effect -Helicon

  6. Electrothermal 1 • Arcjet -재래식 노즐에 수소, 암모니아,Hydrazine을 주된 연료로 사용 -기존의 화학 로켓과 비교하여 상당한 비추력을 낼 수 있음

  7. ARC Jet 을 위한 가정(Ue고려) 가정1. high temp& pressure.and conventional nozzle 가정2. perfect gas and isentropic <옆의 그림 Pulsed Arcjet >

  8. ARC Jet의 종류 및 비교 • DC ARCJET • AC ARCJET • RF ARCJET • Microwave ARCJET -각각의 특징은 추진된 가열방식에 따라 나뉠 수 있음

  9. DC ARCJET 1 • 직류 ARCJET은 범용으로 사용 • 구성요소 및 원리 -1.음극,2.원통형 대칭관, 3.압축기,4.노즐, 5.추진용 Injector로 구성 -음극쪽으로 추진된 방출된 가스가 압박기내에서 혼합되어 밖으로 방출됨

  10. DC ARCJET 2 • 연료의 선택(page 678) 및 수명 -1.Hydrogen 2.Ammonia 3.Hydrazine -수명은 nozzle 전달되는 열에 의해 파괴될 때 구성

  11. Resistojet • 고온에서 방출되는 가스가 확장노즐을 통해서 방출됨 • 특징 -열에 의한 고 에너지 획득 -cold gas 보다 Ve가 매우 높음 -Isp가 기존의 것보다 300lbf-s/lb높으며 60~90%의 개량된 power를 가지고 있음

  12. Resistojet2 • 기술적 관점 -고온에서의 추진체/제질 -heat transfer 와 radiation lose

  13. Microwave Electrothermal Thruster (MET) • 기본원리 1.Micro Application 에서 Microwave 가 방출 2.Window 표면 가열 3. 회전 Flow 와 결합 중성 원자들 가열 4. Discharge 되어 노즐로 분출

  14. Microwave ARCJET • 이점 - 전극판 설치 필요 없음 • 자세제어를 위한 Thruster와 Thruster for steady state의 수명강화

  15. Electrostatic • Ion Thruster • Hall Thruster -STP(Stationary Plasma Thruster),TAL

  16. Ion Thruster • 이득:With high Specific impulse (2,500~10,000lbf-s/lbm) and efficiency(50~75%), low cost , faster planet mission possible • 단점: with high power requirements and long service life requirement, complex power system

  17. Electron Bombardment Ion Thruster 구조위치 1.Propellant feed 2.Hollow Cathode for discharge Chamber 3.electron feed 4.keeper electrode

  18. Principle Ion Thruster • Principle -discharge chamber 내의 feed 에서 양이온 방출 -between the cathode and anode accelerates electrons -Chamber에 투사 electron 충돌 -이러한 충돌로 양이온을 만든 원자들의 전자를 제거. -2~3개의 전극들로 구성된 판을 통해서 양이온을 가속 시킨다. 그리고 집중후에 discharge Chamber 끝에 집중을 시킨다. -Screen gird로 끌린후 Accelerator grid 유도된다. -마지막으로 decelerator grid 로 유도되어 이온 빔의 divergence를 조절하고 격자의 상실을 줄이기 위해 사용된다.

  19. Hall Thruster의 일반적 원리 • 고리모양의 방전실 안으로 플라스마 이온을 방전한뒤 가속하여 추력을 얻음

  20. STP( Stationary Plasma Thruster) • Radial magnetic field 에서 주요한 방전 부분의 고리를 통해서 Thruster를 얻는다. • Using DC power Supply and discharge current • Cylindrical geometry of SPT that this drift is in azimuthally direction.

  21. Reference • http://entrenet.com/~stevend/ • http://sec353.jpl.nasa.gov/apc/Electric • http://www.dieselnet.com/news/9901lmco2.html • http://trajectory.lerc.nasa.gov/aig7820/projects/electric/index.html • http://www.sae.org/products/standards/J1317_198206.htm • http://science.nasa.gov/newhome/headlines/prop06apr99_2.htm • http://www.engin.umich.edu/dept/aero/spacelab/ • Mechanics And Thermodynamics of Propulsion. -Addison-wesley publishing company. -Philip G.Hill,Carl R.Peterson

  22. 추가 사항 • Electrodynamic 에대한 조사와 발표는 다음시간… • 영어실력 이 다소 부족한 관계로 해석이 매끄럽지 못하더라도 양해를 부탁드립니다.

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