Научная статья: Модуляционный и импульсный режимы работы торцевых и магнитоплазмодинамических ускорителей (2023) (читать, скачать)

Модуляционный и импульсный режимы работы торцевых и магнитоплазмодинамических ускорителей (2023)

Рассмотрена схема управления током разряда магнитоплазмодинамического ускорителя, основанная на схеме Моргана. Теоретически показано, что режим работы ускорителя в зависимости от параметров схемы может быть стационарным, модуляционным и импульсным. Найдено необходимое условие работы ускорителя в периодическом режиме. Проведены расчеты формы импульса разрядного тока. Найдено условие перехода от модуляционного режима к импульсному. Численно исследованы зависимости глубины модуляции (для модуляционного режима) и скважности (для импульсного режима) от периода работы схемы при различных значениях её параметров. Найдены минимально возможные значения периода работы схемы, а также и максимально возможные значения длительности стадии стационарного значения тока.

A circuit for controlling the discharge current of a magnetoplasmodynamic accelerator based on the Morgan scheme is considered. It is shown that theoretically the operating mode of the accelerator, depending on the parameters of the circuit, can be stationary, modulation, and pulsed. The necessary condition for the operation of the accelerator in the periodic mode is found. Calculations of the pulse shape of the discharge current are carried out. The condition for the transition from the modulation regime to the pulse regime is found. The dependences of the modulation depth (for the modulation mode) and the duty cycle (for the pulsed mode) on the period of operation of the circuit for various values of its parameters are numerically studied. The minimum possible values of the circuit operation period are established, as well as the maximum possible values of the duration of the stationary current stage. The experi-mentally observed pulse shapes were compared with the calculated ones.

Тип: Статья

Автор (ы): Ташаев Юрий Николаевич

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Физика
УДК: 537.533.35. Электронная микроскопия
629.7.036. Реактивные движители (воздушно-реактивные, ракетные, электрические и т.д.)
Префикс DOI: 10.51368/2307-4469-2023-11-3-221-234
eLIBRARY ID: 54088012

Текстовый фрагмент статьи

Для создания импульсных плазменных образований, а также модулированных плазменных потоков, необходимых в активных геофизических экспериментах, исследовался импульсный режим работы МПДУ, который реализовывался при использовании схемы управления током разряда, основанной на схеме Моргана. Величина разрядного тока, являясь одним из основных параметров, характеризующих работу ускорителя, существенно влияет на такие параметры плазмы, как концентрация заряженных частиц, электронная температура, направленная скорость ионов и др. Поэтому форма импульса тока в рассматриваемой схеме управления цепью разряда непосредственно определяет и параметры плазменных образований, генерируемых ускорителем. Проведенные расчеты показали, что режим работы ускорителя в зависимости от параметров схемы может быть стационарным, модуляционным и импульсным. Длительность стационарного значения тока, максимальное значение разрядного тока, время достижения током максимального значения, форма импульса определяются при фиксированном значении параметра периодом работы схемы. Из анализа полученных результатов установлено, что периодичность разрядного тока возможна лишь при   1, причём функциональная зависимость I(t) меняет свой вид при переходе через значение  = 2, при условии, что R неизменно. Выражения для длительности стационарной фазы разрядного тока, его максимального значения, момента времени, соответствующего максимуму разрядного тока Imax, зависящие от параметра , получены аналитически. Проведенный численный анализ работы схемы позволяет прогнозировать ее рабочие режимы, а также такие параметры, как глубина модуляции (при модуляционном режиме), скважность (при импульсном режиме), длительность стационарного значения тока, времени при котором ток достигает максимального значения. Численно исследованы зависимости глубины модуляции (для модуляционного режима) и скважности (для импульсного режима) от периода работы схемы при различных значениях , а также зависимость от  периода работы схемы T*, соответствующего переходу от модуляционного (T < T*) к импульсному (T > T*). Найдены минимально возможные значения периода работы схемы, а также и максимально возможные значения длительности первой стадии, которые оказались не зависящими от . В среде Matlab проведена визуализация основных функциональных зависимостей, рассмотренных в работе. Графики аналитически полученной функциональной зависимости I(t) при различных значениях параметра  сравнивались с осциллограммами токов, полученными при проведении стендовых экспериментов. Проведённый сравнительный анализ осциллограмм и графически представленных функциональных зависимостей I(t) показал достаточно хорошее их качественное согласование в диапазоне частот f  5001000 Гц. В области частот f  10 кГц сказывалась инерционность разряда, и расчётная длительность стационарной стадии формирования плазменного сгустка заметно отличалась от найденной экспериментально.

Список литературы

Авдюшин С. И., Подгорный И. М., Попов Г. А., Поротников А. А. Плазменные ускорители и ионные инжекторы. Использование плазменных ускорителей для изучения физических процессов в космосе. – М.: Наука, 1984.
Коротеев А. С., Уткин Ю. А. / Тезисы докладов 36-е «Научные чтения памяти К. Э. Циолковского». – Калуга, 2001. С. 47.
Брухтий В. И., Глотова Н. Н., Поротников А. А. / Тезисы докладов V Всесоюзная конференция «Плазменные ускорители и ионные инжекторы». – Москва, 1982. С. 148–149.
Кубарев Ю. В., Часовитин Ю. К. / Тезисы докладов V Всесоюзная конференция «Плазменные ускорители и ионные инжекторы». – Москва, 1982. С. 146–148.
Авдюшин С. И., Александров В. А., Гомилка Л. А. / Тезисы докладов V Всесоюзная конференция «Плазменные ускорители и ионные инжекторы». – Москва, 1982. С. 157.
Росинский С. Е., Кубарев Ю. В. / Тезисы докладов Всесоюзный семинар «Физика быстропротекающих плазменных процессов». – Гродно, 1986. С. 70.
Росинский С. Е., Кубарев Ю. В., Лившиц А. И., Мартинсон А. А., Романовский Ю. А., Ташаев Ю. Н. / Приборы и техника эксперимента. 1991. № 1. С. 174.
Гришин С. Д., Лесков Л. В., Козлов Н. П. Плазменные ускорители. – М.: Машиностроение, 1983.
Джентри Ф., Гутцвиллер Ф. Н., Голоняк фон-Застров Управляемые полупроводниковые вентили. – М.: Механика, 1967.
Кубарев Ю. В., Коненко О. Р. / Тезисы докла-дов IV Всесоюзная конференция «Плазменные ускорители и ионные инжекторы». – Москва, 1978) С. 209.
Белан Н. В., Пимкин В. А., Подгорный В. А., Федотенко В. А. / Труды VII Объединённых научных чтений «Энергетические установки и электроракетные двигатели». – Москва, 1983. С. 57–65.
Тахара Х., Кагая Й., Иосикава Т. / Аэрокосмическая техника. 1991. № 1. С. 26.
Франк-Каменецкий Д. А. Лекции по физике плазмы. – Долгопрудный: Интеллект, 2008.
Климов Н. С., Коваленко Д. В., Подковы-ров В. Л., Кочнев Д. М., Ярошевская А. Д., Урлова Р. В., Козлов А. Н., Коновалов В. С. / ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. № 3. С. 52.
Kubarev Y. V. Proc. XX Intern. Conf. on Phe-nomena in ionized Gases. – Pisa, 1991. P. 531–532.
Кирдяшев К. П., Кубарев Ю. В. / Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. № 5. С. 3.
Галеев А. А., Сагдеев Р. З. Вопросы теории плазмы. Вып. 7. – М.: Атомиздат, 1973.

Avdyushin S. I., Podgorny I. M., Popov G. A. and Porotnikov A. A., Plasma accelerators and ion injectors. The use of plasma accelerators for the study of physical processes in space, Moscow, Nauka, 1984.
Koroteev A. S. and Utkin Y. A., in Abstracts of reports 36th “Scientific readings in memory of K. E. Tsiolkovsky, Kaluga, 2001, p. 47.
Brukhtiy V. I., Glotova N. N. and Porotnikov A. A., in Abstracts V All-Union Conference on Plasma Accelerators and Ion Injectors, Moscow, 1982, pp. 148–149.
Kubarev Y. V. and Chasovitin Y. K., in Abstracts V All-Union Conference on Plasma Accelerators and Ion Injectors, Moscow, 1982, pp. 146–148.
Avdyushin S. I., Alexandrov V. A. and Gomilka L. A., in Abstracts V All-Union Conference on Plasma Accelerators and Ion Injectors, Moscow, 1982, p. 157.
Rosinsky S. E. and Kubarev Y. V., in Abstracts of reports All-Union Seminar on Physics of Fast Plasma Processes, Grodno, 1986, p. 70.
Rosinsky S. E., Kubarev Y. V., Livshits A. I., Martinson A. A., Romanovsky Y. A. and Tashayev Y. N., Devices and technique of experiment, № 1, 174 (1991).
Grishin S. D., Leskov L. V. and Kozlov N. P., Plasma accelerators, Moscow, Mashinostroenie, 1983.
Gentry F., Gutzwiller F. N. and Golonyak von Zastrov, Controlled semiconductor gates, Moscow, Me-chanics, 1967.
Kubarev Y. V. and Konenko O. R., in Abstracts IV All-Union Conference on Plasma Accelerators and Ion Injectors, Moscow, 1978, p. 209.
Belan N. V., Pimkin V. A., Podgorny V. A. and Fedotenko V. A., in Proc. VII Joint Scientific Readings on Power plants and electric rocket engines, Moscow, 1983, pp. 57–65.
Tahara H., Kagaya Y. and Yoshikawa T., Aerospace Engineering, № 1, 26 (1991).
Frank-Kamenetsky D. A., Lectures on Plasma Physics, Dolgoprudny, Intellect, 2008.
Klimov N. S., Kovalenko D. V., Podkovyrov V. L., Kochnev D. M., Yaroshevskaya A. D., Ur-lova R. V., Kozlov A. N. and Konovalov V. S., VANT. Ser. Thermonuclear fusion 42 (3), 52 (2019).
Kubarev Y. V., in Proc. XX Intern. Conf. on Phe-nomena in ionized Gases, Pisa, 1991, pp. 531–532.
Kirdyashev K. P. and Kubarev Y. V., Letters to ZhTF 38 (5), 3 (2012).
Galeev A. A. and Sagdeev R. Z., Problems of Plasma Theory, Iss. 7, Moscow, Atomizdat, 1973.

Выпуск

том 11 № 3 (2023)

Кол-во страниц: 1 страница

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Гришина И. А., Иванов В. А.
Развитие исследований в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза в России в 2022 году
(Обзор материалов L Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 20–24 марта 2023 г.) 189

Задириев И. И., Кралькина Е. А., Вавилин К. В., Никонов А. М., Швыдкий Г. В.
Импульсный ВЧ индуктивный разряд как эффективный рабочий процесс сеточного ВЧ источника ионов 213

Ташаев Ю. Н.
Модуляционный и импульсный режимы работы торцевых и магнитоплазмодинамических ускорителей 221

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Болтарь К. О., Яковлева Н. И.
Композитные полупроводниковые соединения на основе органических растворов и наночастиц, предназначенные для инфракрасного детектирования 235

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ

Овсянников В. А., Овсянников Я. В.
Развитие методологии стендовой оценки дальности действия несканирующих тепловизионных приборов 262

Семенченко Н. А.
Влияние распределения освещенности в пятне рассеяния оптического зонда на измерение коэффициента фотоэлектрической связи ФПУ второго поколения 273

C O N T E N T S

PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS

Grishina I. A. and Ivanov V. A.
Development of research in the field of plasma physics and controlled fusion in Russia in 2022
(Review of reports of the L International Zvenigorod conference, 2023) 189

Zadiriev I. I., Kralkina E. A., Vavilin K. V., Nikonov A. M. and Shvidkiy G. V.
Pulsed inductive RF discharge as an effective working process of an RF ion source 213

Tashayev Y. N.
Modulation and pulse modes of operation of end and magnetoplasmodynamic accelerators 221

PHOTOELECTRONICS

Boltar K. O. and Iakovleva N. I.
Organic solutions and nanoparticles composite semiconductor compounds intended for infrared detection 235

PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS

Ovsyannikov V. A. and Ovsyannikov Y. V.
Development of a methodology for bench evaluation of the range of staring thermal imaging devices 262

Semenchenko N. A.
Research of the influence by illumination distribution in the optical scattering spot on the measurement of the photoelectric coupling coefficient of a photodetector devices of second-generation 273

Другие статьи выпуска

Влияние распределения освещенности в пятне рассеяния оптического зонда на измерение коэффициента фотоэлектрической связи ФПУ второго поколения (2023)

Авторы: Семенченко Наталья Александровна

Исследовано влияние распределения освещенности в пятне рассеяния на измерение коэффициента фотоэлектрической связи (ФЭС) фотоприемных устройств (ФПУ) второго поколения. Проведены теоретические исследования путем математического моделирования для форм освещенности различных по структуре, а также для различных соотношений шага ФПУ к эффективному размеру фоточувствительной площадки. Получена формула для расчета коэффициента фотоэлектрической связи при известном распределении чувствительности по фоточувствительному элементу (ФЧЭ). Сформулированы основные условия, оказывающие влияние на достоверность полученных результатов смоделированного процесса измерения.

Сохранить в закладках

Развитие методологии стендовой оценки дальности действия несканирующих тепловизионных приборов (2023)

Авторы: Овсянников Владимир Александрович, Овсянников Ярослав Владимирович

Предложена инженерная методика экспериментальной оценки в стендовых условиях основного тактико-технического параметра – дальности действия – современных несканирующих тепловизионных приборов (ТВП) при обнаружении и распознавании объектов местности. Методика основана на разрешении группой операторов-экспертов эквивалентных тепловых мир с фиксированным тепловым контрастом по их изображению, не требующая измерения температурно-частотной характеристики ТВП. Описана процедура оценки достоверности результатов стендовых испытаний ТВП на дальность действия, обеспечивающая получение нижней границы доверительного интервала для этой дальности при заданной доверительной вероятности. Дан пример практического использования представленных результатов.

Сохранить в закладках

Композитные полупроводниковые соединения на основе органических растворов и наночастиц, предназначенные для инфракрасного детектирования (2023)

Авторы: Болтарь Константин, Яковлева Наталья

Исследованы фоточувствительные материалы и полупроводниковые соединения, изготовленные из композитных органических растворов и наночастиц, включающие два или более полупроводниковых материала в смешанном активном слое, к которым относятся: коллоидные квантовые точки, перовскиты, материалы на основе органических полупроводников, наночастиц и углеродных слоев. Рассмотрены структурные конфигурации приборов на их основе. Представлены возможные схемы переноса носителей заряда в перовскитных матрицах, показаны схемы распределения носителей заряда в композитных слоях на основе органических полупроводниковых соединений и наночастиц.

Быстрое развитие синтезируемых из растворов ИК-фотоприемников нового класса расширяет функциональные возможности классической фотоэлектроники за счет модификации свойств используемых органических материалов и гибкой настройки оптико-электронных характеристик. Предложены новые материалы, которые позволяют использовать передовые концепции систем ИК-детектирования, включая безпиксельную интеграцию с БИС считывания, различные механизмы усиления фотосигнала, облегченные конструкции, работу при повышенных температурах. Показаны перспективы применения изготовленных на основе органических полупроводниковых соединений фотоприемных устройств.

Сохранить в закладках

Импульсный ВЧ индуктивный разряд как эффективный рабочий процесс сеточного ВЧ источника ионов (2023)

Авторы: Задириев Илья Игоревич, Кралькина Елена Александровна, Вавилин Константин Викторович, Никонов Александр Михайлович, Швыдкий Георгий Вячеславович

Экспериментально рассмотрен импульсный ВЧ-разряд как рабочий процесс сеточного ВЧ ионного источника. Показано, что при работе на таком разряде может быть получен прирост ионного тока по сравнению с непрерывным режимом работы. Этот прирост тем больше, чем больше разница между характерным временем падения ионного тока после выключения ВЧ-мощности и временем нарастания ионного тока при включении ВЧ-мощности. Оценены параметры пульсаций, при которых достигается максимизация ионного тока. Показано, что внешнее постоянное продольное магнитное поле в диапазоне 0–7,2 мТ немонотонно влияет на максимальное и равновесное значение ионного тока в импульсе, при этом темпы падения ионного тока после выключения ВЧ-мощности не изменяются.

Сохранить в закладках

Развитие исследований в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза в России в 2022 году (2023)

Авторы: Гришина Ирина Анатольевна, Иванов Вячеслав Алексеевич

Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на юбилейной L Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 20 по 24 марта 2023 года в г. Звенигород Московской области. Проведен анализ достижений в основных направлениях раз-вития исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за рубежом.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: АО "НПО "ОРИОН"
Регион: Россия, Москва
Почтовый адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
Юр. адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
ФИО: Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
E-mail адрес: orion@orion-ir.ru
Контактный телефон: +7 (499) 3749400
Сайт: http://www.orion-ir.ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.