Двигатели малой тяги

Согласно энциклопедии "Космонавтика" (под редакцией В.П. Глушко):
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, электроракетный двигатель (ЭРД) — ракетный двигатель, в котором в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия бортовой энергоустановки КА (обычно СБ или аккумуляторные батареи).

Ниже, в таблице приведена классификация таких двигателей.

"Электрические ракетные двигатели"
ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ (электронагревные) с газодинамическим ускорением рабочего тела	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ (плазменные) с электромагнитным ускорением рабочего тела		ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ с электростатическим ускорением рабочего тела
Омические Электродуговые Индукционные Электровзрывные	Стационарные	Импульсные	Коллоидные	Ионные
	МГД - двигатели Холовские	Пинчевые С бегущей волной Коаксиальные, линейные		С поверхностной ионизацией С объемной ударной ионизацией

Не будем подробно останавливатся на устройствах всех этих двигателей (это можно посмотреть в энциклопедии), упомянем только о двух самых проработанных системах.


Первая, это разновидность стационарных электромагнитных двигателей - Холовские ДУ. Тяга в электромагнитном двигателе создается за счет разгона в электромагнитном поле рабочего тела превращенного в плазму. В Холловских ускорителях ускоряющая электромагнитная сила возникает в результате взаимодействия внешнего магнитного поля с т.н. токами Холла — вторичными токами, возникающими в любой токонесущей среде, помещённой в поперечное (по отношению к первичному току) магнитное поле.


Холловский двигатель КМ-45

Холовские двигатели, в свою очередь, конструктивно бывают с протяженной (обычно называемые СПД, хотя это название всего класса) и короткой (двигатели с анодным слоемс - ДАС) зоной ускорения.

К двигателям с протяженной зоной ускорения относятся модели серий СПД-, Х-, Т-.
К двигателям с короткой зоной ускорения относятся модели серий КМ-, Д-.

Вторая, это разновидность электростатических двигателей - ионные двигатели. В ионных РД тяга создаётся путём разгона положительных ионов, получаемых отщеплением электронов от атомов РТ. Положительно заряженные ионы ускоряются посредством нескольких сетчатых электродов, расположенных друг за другом. Для предотвращения накопления на двигателе отрицательного заряда, тормозящего выбрасываемые из сопла ионы, на выходе в поток с помощью специального устройства - нейтрализатора - добавляются электроны.
5-см Ионный двигатель

Ниже, в таблице, приведены характеристики российских и американских электроракетных двигателей.

двигатель	Тяга,Н	Удельный импульс, с	Потребляемая мощность, кВт	КПД, %	Ресурс, ч	Масса, кг	модель
двигатели разработки ОКБ "Факел"
СПД-35	0.01	1200	0,196	30	2500	0.4	перспективная
СПД-50	0.02	1250	0.350	35	2 250	0.8	летная
СПД-60	0.03		0,517		2 500	1.2	летная
СПД-70	0.04		0,593		3 100	1.5	летная
СПД-100	0.083	1600	1.221	53	7500	3.5	летная
СПД-140	0.08÷0.28	1500÷2600	1.2÷6.0		10 000	7	перспективная
СПД-160	0.09÷0.35	1500÷2600	1.35÷7.5				перспективная
СПД-180	0.12÷0.565	1500÷2600	1.8÷12.0				перспективная
СПД-200	до 0.5		3÷15		18 000	15	перспективная
СПД-290	до 1.5		5÷30		27 000	23	перспективная
двигатели разработки ЦНИИМАШ
Д-38	0.025÷0.08	1300÷2500	0.4÷1	40÷60			перспективная
Д-100-1	0.08÷0.34	1450÷2800	1.3÷7.5	50÷60			перспективная
Д-100-2	0.08÷0.65	1800÷4250	3.5÷15	50÷65			перспективная
двигатели разработки Центра Келдыша
Х-85М	0.085	3100	1.93	64			перспективная
Т-100	0.083	1630	1.35	49			перспективная
Т-160	0.288	1817	4.67	55			перспективная
КМ-32	0.006÷0.017	800÷1600	0.12÷0.3	35÷45			перспективная
КМ-45	0.01÷0.028	1000÷1800	0.2÷0.45	30÷45			перспективная
5 см	0.0085	3100	0.05÷0.130				перспективная
10 см	0.0083	1630	0.130	49			перспективная
двигатели разработки EDD (Boeing Electron Dynamic Devices, Inc.)
13 см	0.018	2565	0.5				летная
25 см	0.092	3310	2.4				летная
30 см	0.165	3800	4.2				летная

Сравнительный анализ различных двигательных установок.

Из графика видно, что удельный импульс (эффективность расхода топлива) электроракетных двигательных установок в 5-10 раз больше, чем традиционных жидкотопливных ДУ. Высокий удельный импульс определяет малые затраты топлива при маневрах. Недостатком ЭРДУ является малая величина тяги (несколько грамм), которая определяет большую продолжительность маневра.