Результати пошуку “Спірін Є. В.” – Збірник науково-технічних статей https://journal.yuzhnoye.com Космічна техніка. Ракетне озброєння Mon, 09 Mar 2026 00:25:06 +0000 uk hourly 1 https://journal.yuzhnoye.com/wp-content/uploads/2020/11/logo_1.svg Результати пошуку “Спірін Є. В.” – Збірник науково-технічних статей https://journal.yuzhnoye.com 32 32 3.2.2025 Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі https://journal.yuzhnoye.com/ua/content_2025_2-ua/annot_3_2_2025-ua/ Tue, 27 Jan 2026 08:12:56 +0000 https://journal.yuzhnoye.com/?page_id=35759
Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі Дата надходження статті до видання: 24.10.2025 Дата прийняття статті до друку після рецензування: 07.11.2025 Дата публікації: 27.01.2026 e-ISSN: 2617-5533 Автори: Спірін Є. ORCID авторів: Спірін Є. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі Автори: Спірін Є. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі Автори: Спірін Є. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі Автори: Спірін Є. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі Автори: Спірін Є.
]]>

3. Електричні реактивні двигуни на металевій плазмі

Дата надходження статті до видання: 24.10.2025

Дата прийняття статті до друку після рецензування: 07.11.2025

Дата публікації: 27.01.2026

e-ISSN: 2617-5533

ORCID авторів:

Спірін Є. В. ORCID, Надтока В. М. ORCID

Організація:

ДП “КБ “Південне” ім. М. К. Янгеля”, Дніпро, Україна

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2025, (2); 24-34

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2025.02.024

Мова: Українська

Анотація: Наведено огляд сучасних досліджень, присвячених проблемі створення електричних реактивних двигунів на металевій плазмі. Електричні реактивні двигуни вже довгий час привертають увагу спеціалістів, які працюють у галузі створення космічної техніки. Одним із видів електричних ракетних двигунів є двигуни, у яких використовується потік металевої плазми. Ракетний двигун на металевій плазмі (Vacuum Arc Thruster, VAT) – це новий клас електричних рушійних установок, у яких метал переводиться в плазмовий стан за допомогою електричного розряду, і прискорений потік металевої плазми створює реактивну тягу. Для роботи двигуна на металевій плазмі не потрібні газове або рідке паливо, нейтралізатори, нагрівачі, високовольтна електроніка, сильні електричні або магнітні поля. У двигунах на металевій плазмі для створення потоку плазми використовують метал, тому їхня конструкція дуже компактна. Оскільки матеріал катода перебуває у твердій фазі, то не може бути втрат палива внаслідок витоку. Не потрібно використовувати гази, тому такі двигуни не загрожують космічному апарату можливим вибухом резервуара, що перебуває під тиском. Крім того, немає клапанів і датчиків витрат (компонентів, які підвищують складність і вартість системи). Метою цієї роботи є аналіз рівня розроблення вакуумно-дугових реактивних двигунів на металевій плазмі на основі узагальнення та систематизації публікацій. Особливу увагу приділено аналізу робіт, у яких розглянуто двигуни на металевій плазмі з рівнем тяги порядку міліньютонів. На основі аналізу зроблено висновки про актуальність розроблення вакуумно-дугових реактивних двигунів. У березні 2024 р. в США відбувся успішний запуск супутника, у якому було встановлено вакуумно-дуговий реактивний двигун Xantus X4 розроблення Alameda Applied Sciences Co. і Benchmark Space Systems. На цей час провідні фірми космічної галузі продовжують удосконалювати технологію ракетних двигунів на металевій плазмі з наголосом на надійність, збільшення тяги та ресурсу роботи. Статтю призначено для фахівців у галузі ракетного двигунобудування.

Ключові слова: електричний реактивний двигун, вакуумний дуговий розряд, металева плазма

Список використаної літератури:

1. Ethan Dale, Benjamin Jorns and Alec Gallimore. Future Directions for Electric Propulsion Research. Aerospace. 2020, 7, 120.
https://doi:10.3390/aerospace7090120.
2. Lev D., Myers R. M., Lemmer K. M., Kolbeck J., Koizumi H., Polzin K. The technological and commercial expansion of electric propulsion. Acta Astronautica. 2019. Vol.159. P. 213-227. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.03.058
3. O’Reilly D., Herdrich G., Kavanagh D.F. Electric Propulsion Methods for Small Satellites: A Review. Aerospace 2021. Vol. 8. Issue 1. 22.
https://doi.org/10.3390/aerospace8010022
4. Kolbeck J., Anders A., Beilis I.I., Keidar M. Micro-propulsion based on vacuum arcs. Journal of Appied Physics. 2019. Vol.125 Issue 22.
https://doi.org/10.1063/1.5081096.
5. Polk J. E., Sekerak M. J., Ziemer J. K., Schein J., and Anders A. A Theoretical analysis of vacuum arc thruster and vacuum arc ion thruster performance. IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36, No. 5, P. 2167–2179.
https://doi.org/10.1109/TPS.2008.2004374
6. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Anders A. Et al. Low mass vacuum arc thruster system for station keeping missions. IEPC-01-228: Pasadena, CA. USA. 2001.
7. Anders A. Cathodic Arcs. Springer Science Business Media. New York. 2008. 540 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-79108-1
8. Sanders D. M., Anders A. Review of Cathodic Arc Deposition Technology at the Start of the New Millennium. Surface and Coatings Technology. Vol. 133-134. 2000. P. 78-90. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(00)00879-3
9. Liubimov H. A., Rakhovskyi V.I. Katodna pliama vakuumnoi duhy. UFN. 1978. T. 125, vyp. 4. S. 665-706. https://doi.org/10.3367/UFNr.0125.197808c.0665
10. Tanberg R. On the Cathode of an Arc Drawn in Vacuum. Physical Review. 1930. Vol. 35, No. 9. P. 1080-1089. https://doi.org/10.1103/PhysRev.35.1080
11. Anders A. and Yushkov G. Ion flux from vacuum arc cathode spots in the absence and presence of magnetic fields. Journal of Appied Physics . 2002.Vol. 91. No. 8. P. 4824. https://doi.org/10.1063/1.1459619
12. Lun J. Performance improvement of vacuum arc thrusters. A thesis submitted to the Faculty of Engineering and the Built Environment at the University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. 2015.
13. Dethlefsen R. Performance measure-ments on a pulsed vacuum arc thruster. AIAA Journal. 1968. 6(6). P. 1197–1199. https://doi.org/10.2514/3.4713
14. Gilmour A. & Lockwood D. Pulsed metallic-plasma generators, Proceedings of the IEEE. 1972. 60(8), P. 977–991. https://doi.org/10.1109/PROC.1972.8821
15. Qi N., Gensler S., Prasad R., Krishnan M., Vizir A. & Brown I. A vacuum arc ion thruster for space propulsion. Technical report, AASC. SBIR Phase-I Final Report F49620-97-C-0024, 31 MARCH 1998. https://doi.org/10.21236/ADA342818
16. Tang B., Idzkowski L. & Au M. Thrust improvement of the magnetically enhanced vacuum arc thruster (MVAT), in ‘29th International Electric Propulsion Conference’, Vol. IEPC-2005 304. 2005. Princeton University.
17. Polk J. E., Sekerak M. J., Ziemer J. K., Schein J., Niansheng Qi and Anders A. A Theoretical analysis of vacuum arc thruster and vacuum arc ion thruster performance. IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36, No. 5, P. 2167–2179. https://doi.org/10.1109/TPS.2008.2004374
18. Rysanek F., Hartmann J. W., Schein J. and Binder R. MicroVacuum Arc Thruster Design for a CubeSat Class Satellite. In 16th Annual/USU Conference on Small Satellites. 2002.
19. Lun J. Development of a vacuum arc thruster for nanosatellite propulsion. Master’s thesis, Stellenbosch University. 2008.
20. Keidar M., Schein J., Wilson K., Gerhan A., Au M., Tang B., Idzkowski L., Krishnan M. and Beilis I. I. Magnetically enhanced vacuum arc thruster. Plasma Sources Sci. Technol. 2005. 14(4), 661–669. https://doi.org/10.1088/0963-0252/14/4/004
21. Schein J., Gerhan A., Woo R., Au M., Krishnan M. Vacuum arc plasma thrusters with inductive energy storage driver. US Patent App. 11/417,366. 2007.
22. Gilmour A. S. Concerning the Feasibility of a Vacuum-Arc Thruster. In AIAA 5th Electric Propulsion Conference, San Diego, CA. 1966. https://doi.org/10.2514/6.1966-202
23. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Polk J., Ziemer J. and Shotwell R. Vacuum Arc Thruster for Small Satellite Applications. Final Contractor Report, NASA. NASA CR 2001 211323. 2001.
24. Pietzka M. Development and Characterization of a Propulsion System for CubeSats Based on Vacuum Arc Thrusters. Ph.D. Thesis, University of the Bundeswehr Munich, Munich, Germany, 2016. P. 177.
25. Zhuang T., Shashurin A., Brieda L., and Keidar M. Development of micro-vacuum arc thruster with extended lifetime. 31st International Electric Propulsion Conference, IEPC-2009-192. Ann Arbor, Michigan. 2009. https://doi.org/10.2514/6.2009-4820
26. Duppada G. S., Taploo A., Spinelli J., Keidar M. Toward achieving longevity of micro cathode thrusters. Journal of Applied Physics. 2025. 138 (2) . https://doi.org/10.1063/5.0273158.
27. Krishnan M., Velas K., and Leemans S. Metal Plasma Thruster for Small Satellites. AIAA Journal. 2020. Vol. 36, No. 4, P. 535-539.
https://doi.org/10.2514/1.B37603.
28. Frankovich K., Krishnan M. Metal plasma thruster (MPT): from garage to orbit in 4 years, presented at the 2024 3AF Space Propulsion Conference in Glasgow, Scotland, 20 – 23 MAY 2024.
29. Frankovich K., Krishnan M., Mackey J.A., Kamhawi H. Flight Metal Plasma Thruster (MPT) Development, Qualification, and Thrust Measurement Campaign. Nasa Technical Reports Server: Cleveland, OH, USA, 2024.
30. Saletes J., Kim M., Saddul K., Wittig A., Honda K., Katila P. Development of a Novel Cubesat De-Orbiting All Printed Propulsion System. Space Propulsion: Estoril, Portugal, 2022.
31. Kanda B. and Kim M. Operation of Vacuum Arc Thruster Arrays with Multiple Isolated Current Sources. Aerospace. 2025, 12(6), 549.
https://doi.org/10.3390/aerospace12060549
32. Anders A., Schein J. and Qi N. Pulsed vacuum-arc ion source operated with a ‘triggerless’ arc initiation method. Review of Scientific Instruments. 2000. 71(2), P. 827-829. https://doi.org/10.1063/1.1150305
33. Schein J., Qi N., Binder R., Krishnan M., Ziemer J. K., Polk J. E., & Anders A. Inductive Energy Storage Driven Vacuum Arc Thruster, Review of Scientific Instruments. 2022 . 73. P. 925-927.
https://doi.org/10.1063/1.1428784

Завантажень статті: 27
Переглядів анотації: 
281
0 цитувань у базі джерел OpenAlex (станом на 12.03.2026 02:57)
0 цитувань у базі джерел Scopus (станом на 14.03.2026 17:11)
0 цитувань у базі джерел Zenodo (станом на 14.03.2026 17:11)
Динаміка завантажень статті
Динаміка переглядів анотації
Географія завантаженнь статті
КраїнаМістоКількість завантажень
США Ель Монте; Ель Монте; Ашберн; Ашберн; Портленд; Сан-Матео; Сан-Матео; Помпано-Біч; Приозерний; Приозерний; Приозерний; Сан-Франциско; Сан-Франциско; Олбані; Олбані15
Unknown Гонконг; Гонконг;3
Китай Нанкін;2
В'єтнам;2
Франція Париж; Гравлін2
Україна Дніпро; Кременчук2
Сінгапур Сінгапур1
Збірник науково-технічних статей


Збірник науково-технічних статей


Збірник науково-технічних статей


Збірник науково-технічних статей


Scopus - Yuzhnoye State Design Office publications


OpenAlex - Yuzhnoye State Design Office publications


Zenodo - Yuzhnoye State Design Office publications


ROAR - Yuzhnoye State Design Office repository record


ROR - Yuzhnoye State Design Office organization ID


Open Archives - Validate Site

Хмара тегів

]]>