О применении герметичных газонаполненных электрорадиоизделий в приборах, длительно работающих в условиях вакуума и повышенного напряжения
Автор: Кочев Ю.В., Ермошкин Ю.М., Остапущенко А.А.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2 т.21, 2020 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время динамично расширяется сфера применения электрореактивных двигательных систем для коррекции орбиты и управления положением космических аппаратов. Это вызвано их высокой экономичностью по сравнению с системами на базе жидкостных реактивных двигателей. Основными элементами электрореактивных систем являются плазменные или ионные двигатели. Для электропитания таких двигателей применяются сложные энергопреобразующие электронные приборы - системы преобразования и управления (СПУ). Такие приборы должны длительно (до 15 лет и более) работать в условиях глубокого вакуума и при этом вырабатывать достаточно высокие ускоряющие напряжения - от 300 В и выше. В составе приборов СПУ применяются различные электрорадиоизделия (ЭРИ), преимущественно в корпусном исполнении. Как правило, технология их изготовления такова, что внутри корпуса изначально находится воздух или азот при атмосферном давлении. Однако в процессе эксплуатации прибора вследствие неабсолютной герметичности корпусов ЭРИ давление внутри них снижается. В условиях приложения повышенных напряжений это может приводить к возникновению электрических пробоев между токоведущими частями внутри элементов, выходу их из строя с последующим отказом функциональных блоков прибора. В статье рассматриваются физические принципы возникновения пробоя в подкорпусном пространстве электрорадиоизделий. Приведены результаты измерения негерметичности некоторых типов высоковольтных ЭРИ. Дается оценка динамики спада давления до опасной с точки зрения пробоя зоны и длительности нахождения в ней. Показано, что длительность нахождения в опасной зоне по давлению может быть сопоставимой со сроком службы космического аппарата. Данное обстоятельство может затруднить применение корпусных газонаполненных ЭРИ в составе приборов, предназначенных для работы в негерметичных отсеках космических аппаратов. Сформулированы рекомендации по выбору конструкции электрорадиоизделий с рабочим напряжением порядка 300 В и более, а также схемных решений при разработке высоковольтного оборудования, предназначенного для работы в вакууме. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Закон пашена, пробой, вакуум, негерметичность, электрорадиоизделие, система преобразования и управления, космический аппара
Короткий адрес: https://sciup.org/148321971
IDR: 148321971 | DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-244-251
Список литературы О применении герметичных газонаполненных электрорадиоизделий в приборах, длительно работающих в условиях вакуума и повышенного напряжения
- Lev D., Myers R. V., Lemmer K. M. et al. [The Technological and Commercial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 Years]. 35 th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-242. Georgia Institute of Technology. USA, October 8-12, 2017, 18 p.
- Boniface C., Castanet F., Giesen G. et al. [An overview of French electric propulsion activities at CNES]. 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-253. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15-20, 2019, 22 p.
- Lev D., Zimmerman R., Shoor B. et al. [Electric Propulsion Activities at Rafael in 2019]. 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-600. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15-20, 2019, 9 p.
- Bourguignon E., Fraselle S. [Power Processing Unit Activities at Thales Alenia Space in Belgium]. 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-584. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15-20, 2019, 8 p.
- A. Mallman, F. Forrisi, E. Mache et al. [High Voltage Power Supply for Gridden Ion Thruster]. 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-A512. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15-20, 2019, 7 p.
- Mitrofanova O. A., Gnzdor R. Yu., Murashko V. M., Koryakin A. I., Ntsterenko A. N.. [New Generation of SPT-100]. 32nd Inernational Electric Propulsion Conference, IEPEC-2011-041, Wiesbaden, Germany, Sept. 11-15, 2011, 7 p.
- Kostin A. N., Lovtsov A. S., Vasin A. I., Vorontsov V. V. [Development and qualification of Hall thruster KM-60 and the flow control unit]. 33st International Electric Propulsion Conference, IEPC-2013-055, the George Washingtin University, USA, Okt. 6-10, 2013, 11 p.
- Lovtsov A. S., Tomilin D. A., Muravlev V. A. [High-voltage Hall's thrusters development in Keldysh Centre]. 68th Astronautical Congress, Adelaide, Australia, IAC-17-C4.4.4, 25-29 September 2017, 5 p.
- Kosmicheskie vekhi: sb. nauch. tr. [Space landmarks: papers collection]. OAO "Informacionnye sputnikovye sistemy" im. Akad. M. Ph. Reshetneva". Krasnoyarsk, 2oo9, 7o4 p.
- Ю. Ivanov V. V., Maksimov I. A., Balashov S. V., Pervukhin A. V., Nadiradze A. B. [The methodology to ensure immunity of the satellite equipment of plasma from the stationary plasma thrusters]. Aviacionnaya i kosmicheskaya tekhnika. VestnicSibGAU. 2oo6, No. 1, P. 76-8o (In Russ.).
- ESCC-E-HB-2o-o5A Space engineering. High voltage engineering and design handbook, 2oi2. 219 p.
- Wittenberg H. H. [Gas Tube Design]. From: Electron Tube Design, RCA Electron Tube Division, 1962. P. 792-817.
- Raizner Yu. P. Phizika gazovogo razryada [Gas discharge physic]. Moscow, Nauka Publ., 1992, 535 p.
- Korolev B. I. Osnovy vakuumnoi tekhniki [Vacuum technique basis]. Moscow, Energiya Publ., 1975, 416 p.
- Vinigradov M. L., Karganov M. V., Kostrin D. K. [The analysis of sensitivity of leak detection methods and a technique for its improvement]. Control. Diagnostika. 2o16, No. 5, P. 36-42 (In Russ.).
- Rot A. Vacuumnye uplotneniya [Vacuum Sealing Techniques]. 1971, Moscow, Energiya Publ., 464 p.
