نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سید ابوالفضل موسوی ¹
• فرشاد پازوکی ²
• سید حسین ساداتی ³
• روح اله خوشخو ⁴

¹ دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

² دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات

³ دانشگاه صنعتی مالک اشتر

⁴ استادیار، مهندسی هوافضا، گرایش آیرودینامیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران

چکیده

یکی از فناوری‌های نوین در حوزه پیشرانش پلاسمایی که اخیراً مورد توجه قرار گرفته، پیشرانش‌های پلاسمای کرونا هستند. این سامانه‌ها با استفاده از تخلیه الکتریکی بین الکترودهای ساطع و جاذب و بهره‌گیری از منبع تغذیه ولتاژ بالا، جریان یونی و نیروی پیشران تولید می‌کنند. در اغلب پژوهش‌های پیشین، از پیکربندی خطی برای تحلیل عملکرد این سامانه‌ها استفاده شده است. پژوهش حاضر با هدف بهبود عملکرد سامانه پیشرانش پلاسمای کرونا، از طریق بازطراحی هندسی الکترودها انجام شده است. در این تحقیق، با هدف بهبود عملکرد سامانه‌های پیشرانش پلاسمای کرونا برای کاربردهای هوافضایی، پیکربندی‌های هندسی جدیدی برای الکترودهای ساطع نظیر ساختارهای مثلثی و شش‌ضلعی پیشنهاد و بررسی شده‌اند. در این تحقیق، تحلیل سیستماتیک پارامترهای طراحی پیشرانش پلاسمایی و تأثیر هندسه الکترودها بر عملکرد سیستم، با استفاده از داده‌های تجربی و مدل‌سازی نرم‌افزاری انجام شده است. آزمایش‌های تجربی در ولتاژهای بالا تا ولتاژ ۳۳ کیلوولت و با دقت اندازه‌گیری تراست 0/2± میلی‌نیوتن بر متر با استفاده از الکترودهای مسی و آلومینیومی صورت گرفته است. نتایج آزمایش‌های تجربی در ساختارخطی و مدل‌سازی در پیکربندی‌های هندسی نشان می‌دهد که آرایش‌های غیرخطی، به‌ویژه شش‌ضلعی، به دلیل تقارن شعاعی و توزیع یکنواخت‌تر میدان الکتریکی، عملکرد بهتری دارند. آرایش شش‌ضلعی الکترودهای ساطع نسبت به پیکربندی خطی مرسوم، تراست را تا 49 درصد و راندمان را تا 11 درصد افزایش داده‌اند.

کلیدواژه‌ها

• پلاسمای‌کرونا
• پیشرانش
• تراست
• راندمان
• پیکربندی هندسی

موضوعات

• پلاسما

عنوان مقاله [English]

Enhancing the Performance of Corona Plasma Propulsion by Replacing Linear Electrode Configuration with Nonlinear Geometries for Aerospace Applications

نویسندگان [English]

• Seyed Abolfazl Mousavi ¹
• Farshad Pazooki ²
• Seyed Hossain Sadati ³
• Rouhollah Khoshkhoo ⁴

¹ Science and Research Branch, Islamic Azad University,

² Science and Research Branch, Islamic Azad University

³ MUT

⁴ MUT

چکیده [English]

One of the emerging technologies in the field of plasma propulsion that has recently attracted attention is corona plasma propulsion systems. These systems generate ion flow and thrust force through electrical discharge between emitter and collector electrodes, utilizing a high-voltage power supply. In most previous studies, a linear configuration has been used to analyze the performance of these systems. The present study aims to enhance the performance of corona plasma propulsion systems through the geometric redesign of electrodes. To improve the performance of corona plasma propulsion systems for aerospace applications, new geometric configurations for the emitter electrodes—such as triangular and hexagonal structures—have been proposed and investigated. This research includes a systematic analysis of plasma propulsion design parameters and the effect of electrode geometry on system performance, using both experimental data and software modeling. Experimental tests were conducted at high voltages up to 33 kilovolts, with thrust measurements taken with an accuracy of ±0.2 millinewtons per meter, using copper and aluminum electrodes. The experimental results from the linear structure and the modeling of geometric configurations indicate that non-linear arrangements—particularly the hexagonal configuration—demonstrate better performance due to radial symmetry and a more uniform distribution of the electric field. The hexagonal arrangement of emitter electrodes improved thrust by up to 49% and efficiency by up to 11% compared to the conventional linear configuration.

کلیدواژه‌ها [English]

• Corona Plasma
• Propulsion
• Thrust
• efficiency
• Geometric Configuration