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 Progrès sur les moteurs à effet Hall

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lambda0


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MessageSujet: Progrès sur les moteurs à effet Hall   Progrès sur les moteurs à effet Hall EmptyLun 30 Mar 2015 - 16:10

Il était temps de remettre un peu à jour ma doc sur les moteurs à effet Hall, l'offre commerciale s'étant développée depuis quelques années, et de nouvelles variantes techniques étant en cours d'étude...

Les moteurs à effet Hall sont utilisés depuis longtemps (conçus en URSS dans les années 70) mais ont connu un développement important depuis une vingtaine d'années avec le transfert de cette technologie en Europe et aux USA.
Niveau de puissance des moteurs actuels : quelques centaines de W à quelques kW
Voir par exemple la gamme de Busek :
http://busek.com/technologies__hall.htm
Le premier HET (Hall effect thruster) de conception américaine utilisé sur un satellite était le BHT-200 de Busek (2006, TacSat-2 de l'USAF).
Le BHT-1500 de Busek a récemment été comparé favorablement à ses concurrents :
http://finance.yahoo.com/news/busek-electric-satellite-thrusters-boost-164700237.html
Les SPT-100 de Fakel, utilisés sur les satellites russes, ont une puissance de l'ordre de 1.3 kW. Tout comme le PPS-1350 de la Snecma (utilisé par Smart-1 en 2003), qui en est dérivé.
Le plus puissant moteur Hall actuellement utilisé est le BPT-4000/XR-5 d'Aerojet, d'une puissance de 5 kW.
L'impulsion spécifique de ces moteurs est généralement comprises entre 1500 et 2000 s, avec du xénon.

Ces dernières années, les recherches ont porté sur la réduction des problèmes d'érosion ionique qui limitaient la durée d'utilisation des HET à quelques milliers d'heures (cf beaucoup d'articles sur le sujet dans les proceedings IEPC), nettement moins que les moteurs ioniques à grille, et les constructeurs communiquent bien sur cet aspect.
Design "zero-erosion" du XR-5 d'Aerojet :
https://www.rocket.com/article/aerojet-rocketdyne-provide-electric-propulsion-orbital-sciences-corporations-geostar-3

Le deuxième axe de recherche est l'augmentation de la puissance. Bien que la puissance des moteurs actuels soit suffisante pour les applications "satellite", et même sondes, la progression régulière de la puissance électrique disponible permettrait d'envisager des applications plus ambitieuses d'ici 10-15 ans, nécessitant des niveaux de puissance de plusieurs centaines de kW, jusqu'au MW.
On voit donc apparaitre de nouvelles géométries, en particulier des moteurs à canaux imbriqués, permettant d'augmenter notablement la densité de poussée. La montée en puissance des moteurs Hall permettrait en effet de limiter la complexité des clusters pour atteindre des niveaux de puissances compatibles avec la propulsion de convoyeurs ou de vaisseaux habités, nécessitant plusieurs MW de puissance électrique.

Ce contexte et ces développement sont présentés dans la thèse de R.E. Florenz, soutenue en 2014 à l'université du Michigan :
http://pepl.engin.umich.edu/pdf/2014_Florenz_Thesis.pdf
"The X3 100-kW class nested-channel Hall thruster : motivation, implementation and initial performance"
Quelques vues du moteur X3 ici également :
http://pepl.engin.umich.edu/thrusters.html

Bonne lecture

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Arthur C. Clarke
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