Studio teorico-sperimentale di un catodo multicanale per un motore MPD

Il presente lavoro di tesi s'inquadra nelle attivita' di ricerca e sviluppo condotte presso Centrospazio sui propulsori magneto-plasma dinamici (MPD) per applicazioni spaziali e finanziate prevalentemente da ASI. In particolare l'attivita' di tesi ha riguardato lo studio, la progettazione e la prova di un catodo a configurazione multicanale. Sulla base dei risultati di studi teorico-sperimentali reperibili in letteratura e' stato disegnato un catodo multicanale per il motore denominato HPT, operante in regime pulsato quasi stazionario nel laboratorio di Centrospazio e sviluppato in collaborazione con il RIAME del Moscow Aviation Institute. E' stata anche riprogettata l'alimentazione gassosa dei catodi della camera di preionizzazione del motore al fine di ottenere un maggior controllo sul suo funzionamento. Come verifica delle modifiche effettuate e' stata svolta una campagna di prove con due diversi tipi di propellente, argo ed elio. I risultati sperimentali indicano che la modifica al sistema di alimentazione gassosa non e' sufficiente a garantire un buon funzionamento della camera di preionizzazione, ma si rende necessaria anche una modifica del sistema di distribuzione della corrente, del resto gia' prevista in questo lavoro di tesi. Risultati incoraggianti vengono dal catodo multicanale che, come da previsioni, consente di ottenere le stesse correnti del catodo precedente con cadute di potenziale fra gli elettrodi minori, permettendo di migliorare le prestazioni del motore. Contemporaneamente e' stato elaborato un modello numerico per la previsione delle condizioni termiche e delle caratteristiche del plasma in un catodo multicanale, al variare dei piu' importanti parametri operativi (tipo e portata di gas, corrente) e della geometria del catodo. Questa attivita' e' di particolare interesse in quanto non vi e' traccia in letteratura di modelli numerici del catodo multicanale. L'elaborazione si basa sul modello di un catodo a singolo canale sviluppato in precedenti lavori di tesi al Centrospazio. Il modello e' in grado di prevedere la ripartizione della portata di gas tra i vari canali del catodo e la variazione di dimensione della zona di attacco dell'arco; è evidente anche una rispondenza della variazione di temperatura in senso radiale con i risultati sperimentali riportati in letteratura. Benche' il modello elaborato necessiti di alcune modifiche per migliorarne soprattutto gli aspetti numerici, rappresenta gia' un efficace strumento di progettazione