Tipo di tesi
Tesi di laurea specialistica
Titolo
Uso di propellenti alternativi allo Xenon in propulsori a effetto Hall
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Parole chiave
- air
- Alta
- alternative propellant
- aria
- atmospheric gases
- azoto
- bassa spinta
- camera a vuoto
- caratterizzazione
- characterization
- compensazione resistenza aerodinamica
- drag compensation
- effetto Hall
- efficiency
- empirical model
- energy losses
- experimental
- gas atmosferici
- Hall effect
- ionization
- ionizzazione
- IV10
- laboratorio
- laboratory
- LEO
- low earth orbit
- low thrust
- modello empirico
- modello numerico
- nitrogen
- numerical model
- orbita bassa
- ossigeno
- oxygen
- perdite alle pareti
- perdite energetiche
- performance
- power losses
- PPS-1350
- prestazioni
- propellenti alternativi
- propulsione spaziale
- propulsore
- rendimento
- space propulsion
- sperimentale
- spinta
- SPT-100
- thrust
- thruster
- vacuum chamber
- wall losses
- xeno
- xenon
Data inizio appello
12/07/2011
Riassunto (Italiano)
Grazie all’aumento delle potenze elettriche disponibili a bordo delle nuove generazioni di veicoli spaziali, la propulsione elettrica offre vantaggi sempre maggiori rispetto a quella chimica, soprattutto per gli enormi vantaggi logistici. Dagli anni '90 ad oggi i propulsori ad effetto Hall si sono sempre più affermati come soluzione in campo spaziale per le manovre di station-keeping e riposizionamento orbitale. Negli ultimi anni, a causa dei costi sempre crescenti dello Xenon, il propellente convenzionalmente usato nei propulsori a effetto Hall, si è iniziato a sperimentare l’uso di propellenti alternativi.
Il presente lavoro di tesi descrive parte di una campagna sperimentale, svolta presso i laboratori di Alta S.p.A., mirata a determinare il punto di funzionamento e le prestazioni di un propulsore a effetto Hall del tipo SPT-100 da 1,5 kW di potenza nominale, utilizzando come propellente sia azoto puro, sia una miscela di azoto e ossigeno.
Nella parte centrale del lavoro si definiscono tutte le equazioni e le grandezze che caratterizzano la fisica dei plasmi, allo scopo di analizzare i processi fisici che hanno luogo in un propulsore a effetto Hall e di costruire un modello analitico per predire le prestazioni di questi motori quando si usino propellenti alternativi allo Xenon. I risultati ottenuti con tale modello vengono poi confrontati con i dati sperimentali raccolti durante la campagna di prove effettuata, in modo da poter determinare le differenze tra le prestazioni teoriche e quelle misurate del propulsore. Infine si suggeriscono alcune possibili strade per raffinare ulteriormente il modello e renderlo ancora più versatile ed efficace nella predizione delle caratteristiche operative di propulsori Hall alimentati con propellenti alternativi.
