Сублимационный двигатель

Язык труда и переводы:
УДК:
629.7
Дата публикации:
22 января 2022, 19:30
Категория:
Секция 02. Летательные аппараты. Проектирование и конструкция
Авторы
Смолин Иван Вячеславович
АНО «Центр «Траектория»
Назаров Алексей Владимирович
АНО «Центр «Траектория»
Назарова Мария Александровна
АНО «Центр «Траектория»
Аннотация:
Рассмотрена идея применения сублимационных двигательных установок для стабилизации, ориентации и сведения с орбиты малоразмерных космических аппаратов. Сублимационный ракетный двигатель относится к микроракетным двигателям и применяется в системах ориентации и стабилизации космических летательных аппаратов. Одним из самых главных преимуществ этого двигателя является его сравнительно небольшой размер.
Ключевые слова:
реактивные двигатели, сублимационный двигатель, летательный аппарат, системы ориентации, системы стабилизации
Основной текст труда

С давних пор люди мечтали подняться в воздух, затем полететь в космос, исследовать спутники и другие планеты. Всё это стало возможным благодаря бурному развитию науки и техническому прогрессу. Сейчас мы можем выводить различные космические аппараты на орбиту и даже доставлять их на спутники и другие планеты. Но технический прогресс не останавливается и для новых космических аппаратов требуются новые ракетные двигательные установки (ДУ). Очень популярными становятся малоразмерные космические аппараты, которые по истечению своего срока службы будут сводиться с орбиты Земли т.к. проблема загрязнения околоземной орбиты в настоящее время является как никогда актуальной. Для эксплуатации подобных космических аппаратов предлагается использовать твердотопливные сублимационные ДУ [1–4].

Сублимационный ДУ относится к микроракетным ДУ и применяются в системах ориентации и стабилизации космических летательных аппаратов. Одним из самых главных преимуществ данного класса ДУ является его сравнительно небольшой размер. Сублимационные ДУ используют в качестве рабочего тела сублимирующиеся вещества, иными слова твёрдые вещества, которые при нагревании переходят в газообразное состояние. В качестве примера такого вещества можно назвать «сухой лед» — замороженный до твердого состояния углекислый газ. В качестве топлива можно использовать лёд из углекислоты, метан, угарный газ, летучие вещества из астероидов и комет. И это крайне удобно при исследовании космического пространства ведь все эти вещества можно найти на других планетах, спутниках и других космических телах, что позволит добывать данные материалы на месте и использовать их в качестве топлива.

Однако при всех достоинствах этого ДУ у него имеется один большой недостаток, а именно довольно маленький удельный импульс при нормальной температуре рабочее давление газов в сублимационном ДУ является ограниченным, а удельный импульс достигает ~0,8 (кН·с)/кг, этот недостаток ограничивает использование данного класса ДУ только малоразмерными космическими аппаратами.

Предлагается следующая конструкция ДУ, в состав которой входят: отсек с кассетами твердого топлива, к каждой кассете с твердым топливом подводится мостик накаливания, далее идет трубопровод, подводящий газы к баллону, с установкой, распределяющей рабочее тело по управляющим соплам, управление системой осуществляется с помощью компьютера.

Управляющие сопла должны быть расположены так, чтобы управление объектом осуществлялось в трех плоскостях. Для регулировки углов тангажа, крена и рыскания необходимо разнести сопла от центра масс, для того, чтобы объект двигался прямо или назад вектор тяги должен проходить по оси через центр масс, или же управление будет производиться с использованием нескольких ДУ. Также предлагается оснастить ДУ резервной кассетой с твердым топливом для того, чтобы по истечению срока службы космического аппарата сводить его с орбиты, что позволит постепенно решать проблему загрязнения околоземной орбиты.

Для реализации масштабных космических проектов, дальнейшего освоения космического пространства требуется развитие систем управления. Прогресс должен быть связан со снижением их массы, расширением функциональности, ростом энерговооруженности и повышением точностных характеристик.

Литература
  1. Баррер М., Вебек Б.Ф. Ракетные двигатели. М.: Оборонгиз, 1962. 801 с.
  2. Аликин В.Н., Ермилов А.С. Твердые топлива реактивных двигателей. М.: Машиностроение, 2011. 380 с.
  3. Алемасов В.Е. Теория реактивных двигателей. М.:. Машиностроение, 1980. 533 с.
  4. Бобылев В.М. РДТТ как средство управления движением ракет. М.: Машиностроение, 1992. 160 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.