Advanced propulsion systems for space vehicles
- Paper ID
IAF-58-22
- author
- company
Army Ballistic Missile Agency
- country
U.S.A.
- year
1958
- abstract
Advanced Propulsion Systems for Space Vehicles. Chemical, solar-heated, nuclear- heated, arc-heated, plasma jet, and electrostatic ion propulsion systems are compared as to then performance on space vehicles. Chemical systems appear feasible and useful for space missions. Solar-and also nuclear-heated systems are promising only when liquid hydrogen is used as a propellant. Arc-heated systems are less attractive from an over-all weight standpoint than chemical systems. Plasma jet systems can provide a high specific impulse, but they need much auxiliary equipment. Electrostatic ion systems appear feasible and attractive from a weight standpoint, as long as accelerations of aboirt 10~4 Q are acceptable. The decisive figure for the last two systems is the “specific power” measured in kg per kw. The exhaust velocity has an optimum value for each given flight mission and specific power. At this optimum exhaust velocity, the total mass of the vehicle is a minimum. Verbessorte Antriebssysteme fiir Raumfahrzeuge. Chemische, sonnenbeheizte, kernbeheizte, bogenbeheizte, Plasma-Strahl- und elektrostatische Antriebssysteme werden verglichen mit Rücksicht auf ihre Leistungsfâhigkeit für Raumfahrzeuge. Chemische Système scheinen anwendbar für Raumfhige. Sonnen- und kernbeheizte Système sind nur dann vorteilhaft, wenn fliissiger Wasserstoff als Treibstoff ver- wendet werden kann. Bogenbeheizte Système sind vom Gewichtsstandpunkt chemi- schen Systemen unterlegen. Plasma-Strahl-Systeme konnen hohe spezifische Impulse erzeugen, doch benôtigen sie einen grofien Aufwand an zusâtzlichen Komponenten. Elektrostatische Système scheinen moglich und in Beziehung auf ihr Gewicht giinstig, falls Beschleunigungen von 10"1 t? annehmbar sind. Die entscheidende Grofie der letzten heiden Système ist die ,,spezifische Leistung”, gemessen in kg pro kW. Die Ausstromungsgeschwindigkeit weist einen Optimalwert für jeden Flugauftrag und für jede spezifische Leistung auf. Bei dieser optimalen Ausstromungsgeschwindigkeit hat die Gesamtmasse des Fahrzeuges ein Minimum. Systèmes propulsifs avancés pour véhicules spatiaux. Les systèmes propulsifs chimiques, à échauffement par radiation solaire, par réaction nucléaire, par arc électrique, les jets de plasma et les accélérateurs électrostatiqires d’ions sont comparés du point de vue des performances des véhicules spatiaux. Les systèmes à réaction chimique paraissent réalisables et utiles pour les missions spatiales. Les systèmes à échauffement par rayonnement solaire ou par réaction nucléaire sont prometteurs seulement en cas d’utilisation de l’hydrogène liquide comme agent propulsif. Les systèmes à échauffement par arc électrique sont moins interéssants que les fusées chimiques du point de vue poids total. Les jets de plasma peuvent donner une grande impulsion spécifique mais nécessitant beaucoup de servitudes. Les accélérations d’ions sont réalisables et paraissent intéressants du point de vue poids si l’on peut accepter des accélérations de l’ordre de 10—4 G. La caractéristique décisive de ces deux derniers systèmes est leur “puissance spécifique” mesurée en kg. par kw. La vitesse d’éjection a une valeur optimale pour chaque puissance spécifique et chaque type de mission. Pour cette - valeur le poids total du véhicule est minimum.