Estudo da erosão em propulsores hall através de simulações numéricas
Autor(a)
Braga, Leonardo Leão
Orientador(a) Coorientador(a)
Miranda Cerda, Rodrigo Andrés
Data de aceite
2020-02-18
Data de disponibilizacao
2020-02-18
Data de publicacao
2020-02-18
Data de defesa submissao
2019-05-28
Citacao
BRAGA, Leonardo Leão. Estudo da erosão em propulsores hall através de simulações numéricas. 2019. viii, 52 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2019.
Resumo Portugues
Propulsores Hall são dispositivos de propulsão elétrica usados em missões de espaço
profundo e na manutenção de estações espaciais devido à sua alta velocidade de exaustão,
alto impulso específico, e alta eficiência de propelente.
Os principais objetivos desse estudo são calcular os parâmetros de operação, Empuxo e
Impulso Específico, e comparar a erosão das paredes internas de dois tipos de propulsores
Hall com auxílio de software de simulação. Os propulsores são o SPT-100, propulsor vastamente
estudado, e o PHALL IIc, desenvolvido pelo Laboratório de Física de Plasmas da
Universidade de Brasília.
Nossos resultados mostram que a estrutura interna do plasma do PHall IIc é similar ao
SPT-100, porém com menor aceleração iônica. O Empuxo e o Impulso Específico do PHall
IIc alcançam menores valores que o SPT-100. Calcula-se a taxa de erosão dos propulsores
e observa-se que o SPT-100 possui maior valor que o PHall IIc. Finalmente, estima-se que
a erosão das paredes do PHall IIc é menor que a erosão do SPT-100. Esses resultados são
consistentes com o fato do PHall IIc operar com uma menor potência em comparação ao
SPT-100. Os resultados obtidos podem contribuir para a projeção de propulsores elétricos
para futuras missões espaciais brasileiras.
Resumo Ingles
Hall thrusters are electric propulsion devices used in deep-space missions and for stationkeeping
purposes due to their high exhaust speed, high specific-impulse, and high propellant
efficiency. In this study we perform numerical simulations to compute operating parameters
and compare the erosion of the inner walls of two types of Hall thruster, namely, the SPT-100,
a well-studied thruster, and the PHALL IIc, developed by the Plasma Physics Laboratory at
the University of Brasília.
Our results show that the internal plasma structure of the PHall IIc thruster is similar
to the SPT-100 thruster, however the ion acceleration is lower. The thrust and the specific
impulse from the PHall IIc are lower than those from the SPT-100. Moreover, the computed
erosion rates of the thrusters show that the SPT-100 undergoes greater wall erosion than
PHall IIc. Finally, we estimated the eroded wall profiles, and show that the erosion on the
PHall IIc walls is lower than the erosion on the SPT-100 walls. These results are expected
since the PHall-IIc operates at a lower power in comparison with the SPT-100. This work can
contribute to the design of electric propulsion devices for future Brazilian space missions.
Unidade academica
Faculdade de Ciências e Tecnologias em Engenharia (FCTE) – Campus UnB Gama||Faculdade de Tecnologia (FT)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia
Idioma
por
Tipo de documento
Dissertação
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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