Импульсный плазменный двигатель

Импульсный плазменный двигатель (ИПД) является одним из перспективных типов двигателей для применения в составе малых космических аппаратов, например, кубсатов. Он обладает целым рядом важных достоинств: 

1. постоянная готовность к работе (не требует времени на разогрев или наддув рабочего тела), 
2. предельно малая инерционность, 
3. практически полное отсутствие импульса последействия (у двухкомпонентных двигателей после закрытия клапана остатки рабочего тела некоторое время ещё покидают камеру сгорания и создают тягу), 
4. возможность точной дозировки импульса, 
5. достаточно высокий ресурс (тысячи часов), 
6. линейный ход тяговой регулировочной характеристики (тяга прямо пропорционально потребляемой мощности). 

Его принцип действия состоит в ионизации рабочего тела. В свою очередь рабочее тело подвергается ускорению в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Основными элементами любого импульсного плазменного двигателя являются накопитель электромагнитной энергии, блок коммутации или система инициирования разряда, система хранения и подачи рабочего вещества, электроды. 

Принципиальная схема подобного ИПД, а именно абляционного импульсного плазменного двигателя (АИПД), представлена на рисунке ниже.

В Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ создан АИПД с коаксиальной геометрией электродов и внешней магнитной системой. Внешняя магнитная система, формируя на выходе двигателя магнитное сопло, призвана повысить эффективность его работы даже в условиях относительно низкой (не более единиц кило-Ампер) величины разрядного тока. Магнитная  система последовательно соединена с электродами двигателя и конденсаторной батареей, создавая в цепи высокое индуктивное сопротивление, тем самым увеличивая длительность разряда до величины порядка 100 мкс против единиц микросекунд, характерных для других АИПД. В качестве рабочего тела двигателя вместо традиционного фторопласта используется полиацеталь, что позволило минимизировать эффект науглероживания поверхности диэлектрика. Суммарно эти конструктивные решения позволили перейти к использованию массовых компактных плёночных конденсаторов и создать ДУ с габаритами и массой в пределах CubeSat 0,5U.