1 kw elektrotermal argon arkjet motoru, deneysel amaçlı

Abstract

ÖZET Günümüzde birçok itki sistemi bulunmaktadır. Bunlardan hangisinin kullanılacağı, yerine getirilmek istenen görevin gereksinimlerine göre belirlenir. Eğer uzay ile alakalı görevler söz konusu ise, buradaki en önemli unsur ağırlıktır. Bu sebeple aynı itkinin daha az yakıt harcanarak nasıl elde edilebileceği sorusu burada önemlidir. Daha az itki malzemesi harcanarak aynı itkiyi elde etmenin yolu, itki malzemesine daha fazla enerji aktarmaktan geçer, bu ise kimyasal bir reaksiyon için sınırlı bir değerdir. Fikir olarak 1906 yılında çıkan elektrikli roketler, bu gereksinimi giderebilmektedirler. Günümüzde birçok iletişim uydusu yörünge düzeltmeleri için elektrikli roket kullanmakta ve bu sayede kullanım ömürlerini uzatmış, uzaya çıkış maliyetlerini de düşürmüş olmaktadırlar. Elektrikli roketler kendi içlerinde üçe ayrılırlar, elektrotermal, elektrostatik ve elektrodinamik. Elektrotermal roketler işleyişleri bakımından kimyasal roketlere oldukça benzemektedirler, bu sebeple bu tez çerçevesinde elektrotermal roketlerin bir alt kümesi olan arcjet roketi konu alınmıştır. Tez üç bölümden oluşmuştur. İlk bölüm olarak itki sistemleri genel bir şekilde tanıtılmıştır. İkinci bölüm olarak ise elektrotermal roketler hakkında bazı bilgiler verilmiştir. Yapımı tamamlanan 1 kW elektrotermal argon arkjet deney seti ise tezin son kısmım oluşturmaktadır. vııı

EXPERIMENTAL 1 kW ELECTROTHERMAL ARGON ARCJET SUMMARY There are wide range of propulsion systems, from monopropellant to space sailing. The question of which one to choose depends on the mission requirements. Since the main problem for a space mission is weight ( 40,000 $/kg ), the question of getting the same thrust level with minimum amount of propellant arises. The answer is to give more energy to the propellant than a chemical reaction can give. One solution of this problem is electrical energy while the other one is nuclear energy. The idea of an electrical propulsion system was born in 1906. Nowadays there are several communication satellites which already uses the advantages of electrical propulsion. Electrical propulsion is most broadly defined as the acceleration of propellants by electrical heating, electrical body forces and/or magnetic body forces. This leads to a natural division of the three forms of electric propulsion (electro-thermal, electro static, electro-magnetic). Electro-thermal thrusters are the most similar ones to chemical rockets. For this reason the main purpose of this thesis is electro-thermal propulsion. This thesis consists of three parts. While the first part deals with propulsion systems as a whole, the second part focuses on the electric propulsion. The last part contains information about the experimental 1 kW electrotermal argon arcjet set constructed along with this thesis. IX