Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 621.396.69:629.76/.78 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-244-251
О ПРИМЕНЕНИИ ГЕРМЕТИЧНЫХ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ В ПРИБОРАХ, ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМА И ПОВЫШЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Ю. В. Кочев, Ю. М. Ермошкин, А. А. Остапущенко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»; Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52; АО «Научно-производственный центр «Полюс»; Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в
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.
Ключевые слова: закон Пашена, пробой, вакуум, негерметичность, электрорадиоизделие, система преобразования и управления, космический аппарат.
References

1. The Technological and Commercial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 Years / D. Lev, R. V. Myers, K. M. Lemmer et al. // 35th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-242. Georgia Institute of Technology. USA, October 8–12, 2017. 18 p.
2. An overview of French electric propulsion activities at CNES / C. Boniface, F. Castanet, G. Giesen et al. // 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-253. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15–20, 2019. 22 p.
3. Electric Propulsion Activities at Rafael in 2019 / D. Lev, R. Zimmerman, B. Shoor et al. // 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-600. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15–20, 2019. 9 p.
4. Power Processing Unit Activities at Thales Alenia Space in Belgium / E. Bourguignon, S. Fraselle // 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-584. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15–20, 2019. 8 p.
5. High Voltage Power Supply for Gridden Ion Thruster / A. Mallman, F. Forrisi, E. Mache et al. // 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-A512. University of Vienna, Vienna, Austria, Sept. 15–20, 2019. 7 p.
6. New Generation of SPT-100 / O.A.Mitrofanova, R.Yu.Gnzdor, V.M.Murashko, A.I.Koryakin, A.N.Ntsterenko // 32nd Inernational Electric Propulsion Conference, IEPEC-2011-041, Wiesbaden, Germany, September 11–15, 2011. 7 p.
7. Development and qualification of Hall thruster KM-60 and the flow control unit / A. N. Kostin, A. S. Lovtsov, A. I. Vasin, V. V. Vorontsov // 33st International Electric Propulsion Conference, IEPC-2013-055, the George Washingtin University, USA, Okt. 6–10, 2013. 11 p.
8. Разработка высоковольтных холловских двигателей в Центре Келдыша / А. С. Ловцов, Д. А. Томилин, В. А. Муравлев // 68th Astronautical Congress, Adelaide, Australia, IAC-17-C4.4.4, 25–29 September 2017. 5 p.
9. Космические вехи : сб. науч. тр. / под ред. проф. Н. А. Тестоедова ; ОАО «Информационные спутниковые системы» им. aкад. М. Ф. Решетнева». Красноярск, 2009. 704 с.
10. Методология обеспечения стойкости космического аппарата в условиях плазмы, формируемой стационарными плазменными двигателями / В. В. Иванов, И. А. Максимов, С. В. Балашов и др. // Вестник СибГАУ. 2006. № 1. С. 76–80.
11. ESCC-E-HB-20-05A Space engineering. High voltage engineering and design handbook, 2012. 219 p.
12. Gas Tube Design / H.H. Wittenberg // From: Electron Tube Design, RCA Electron Tube Division, 1962. P. 792–817.
13. Райзнер Ю. П. Физика газового разрядаю М. : Наука, 1992. 535 с.
14. Королев Б. И. Основы вакуумной техники. М. : Энергия, 1975. 416 с.
15. Виноградов М. Л., Карганов М. В., Кострин Д. К. Анализ чувствительности методов течеискания и способ ее повышения // Контроль. Диагностика. 2016. № 5. С. 36–42.
16. Рот А. Вакуумные уплотнения : пер. с англ. М. : Энергия, 1971. 464 с.


Кочев Юрий Владимирович – кандидат технических наук, начальник группы; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: koch@iss-reshetnev.ru.

Ермошкин Юрий Михайлович – доктор технических наук, доцент, начальник лаборатории; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: erm@iss-reshetnev.ru.

Остапущенко Александр Анатольевич – ведущий инженер-конструктор; АО «Научно-производственный центр «Полюс».


  О ПРИМЕНЕНИИ ГЕРМЕТИЧНЫХ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ В ПРИБОРАХ, ДЛИТЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМА И ПОВЫШЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ