ESTUDIOS TEORICOS EN EL DESARROLLO DEL PROPULSOR DE PLASMA PULSANTE P4S-1

ELASKAR, SERGIO; BRITO, HÉCTOR; MAGLIONE, LIVIO; PAOLETTI, NORA; BRITO, CLAUDE

Córdoba, Argentina

Congreso; III Congreso Argentino de Tecnología Espacial; 2005

Asociación Argentina de Tecnología Espacial

Se presenta una descripción de desarrollos teóricos y numéricos realizados con la finalidad de colaborar en el diseño del propulsor de plasma pulsante ablativo de Teflón, P4S-1, que está siendo construido en Córdoba. Se ha trabajado en tres líneas: 1 – Modelos analíticos, 2 – Solución numérica de las ecuaciones de la magnetogasdinámica (MGD), 3 – Aceleración coherente de iones. La formulación analítica fue elaborada con la finalidad de alcanzar un modelo que permita establecer parámetros de prediseño para el propulsor tales como la masa ablacionada y el impulso específico. El modelo está basado en el balance de energía del motor y permite un estudio de sensibilidad a la variación de geometría y parámetros de funcionamiento. Para corroborar el adecuado funcionamiento de la teoría se contrastó los resultados analíticos con mediciones experimentales, publicadas en bibliografía especializada, de cinco propulsores. Para alcanzar una descripció n más detallada y completa del flujo de plasma dentro del propulsor se está desarrollando un código computacional para solucionar las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. Actualmente se posee la capacidad de resolver flujos magnetogasdinámicos ideales, inestacionarios y bidimensionales; además de flujos reales dependientes del tiempo y unidimensionales. Se ha utilizado la técnica de ocho ondas. El esquema numérico se basa en volúmenes finitos considerando un seguidor de Riemann junto con un esquema de alta resolución TVD. Para verificar la capacidad del código se ha utilizado como benchmark el problema de Riemann magnetogasdinámico. Los resultados obtenidos han sido muy satisfactorios comparados con los encontrados por otros autores. Finalmente se describe un estudio numérico sobre el mecanismo de aceleración coherente de iones. El ión se encuentra magnetizado y es excitado por dos ondas electrostáticas que se propagan perpendicularmente respecto al campo magnético. Las ecuaciones que gobiernan el movimiento del ión son solucionadas por medio de un algoritmo de integración simpléctica para Hamiltonianos separables. Los resultados alcanzados muestran un importante incremento en la energía del ión, sin embargo dicho fenómeno se produce por medio de dos mecanismos: uno coherente y otro caótico.