Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Использование внешних атмосферных газов в качестве рабочего тела электроракетной двигательной установки космического аппарата на сверхнизких орбитах (порядка 250 км) имеет ряд преимуществ [1]. Одним из которых является уменьшение системы хранения и подачи рабочего тела (СХП РТ) путем сокращения запасенного на КА количества рабочего тела. В данной работе рассмотрено схемное решение и состав СХП РТ, а также сформировано направление по созданию логики управления для прямоточного электроракетного двигателя (ЭРД). Прямоточный ЭРД использует устройство забора атмосферных газов (УЗАГ), что позволяет увеличить срок активного существования (САС) за счет использования внешних атмосферных газов. В работе [2] проведен анализ принципиальной возможности использования разряженных газов атмосферы в качестве рабочего тела использую стандартную модель атмосферы Земли.
Разработанное схемное решение СХП РТ основано на существующих технических решениях, реализованных в рамках проекта КА «Канопус-В» [3]. Элементы СХП РТ корректирующей двигательной установки КА «Канопус-В» продемонстрировали безотказную работу элементов конструкции, входящих в нее. Основное назначение корректирующей двигательной установки КА «Канопус-В» — поддержание орбиты на высотах, где аэродинамические и другие внешние факторы не оказывают существенного влияния на высоту орбиты. Это требует только плавного, периодического включения ЭРДУ. Однако данная конструкция будет неэффективна на сверхнизких орбитах, где требуется высокое быстродействие и точность расхода рабочего тела. Использование в настоящее время термоэлементов (термодросселей), рассмотренные в работе [4], увеличивает показатели инерционности системы, вследствии чего отсутствует возможность достижения требуемых параметров расхода. В предлагаемой системе предполагается замена данных элементов на электромагнитные клапаны, имеющие летную квалификацию.
Для решения данной задачи было разработано схемное исполнение, в которое включены два блока однообразных электромагнитных клапанов на основной и резервный двигатели. После клапанов устанавливаются жиклеры, отличающиеся своими характеристиками, позволяющие точно регулировать подачу рабочего тела в двигатель КА для эффективного поддержания целевой орбиты. Параллельно с СХП РТ к основному электроракетному двигателю присоединяется устройство забора атмосферных газов для использования внешних атмосферных газов в качестве рабочего тела. Разработанное схемное решение предполагает возможность совместного использования СХП РТ и УЗАГ в случае недостаточного сбора внешних атмосферных газов. Для нейтрализации полученного от двигателя потока ионов предполагается использование катода-нейтрализатора (термоэмиссионный катод не рассматривается по причине большого энергопотребления). В виду значительного усложнения системы при подаче собираемых атмосферных газов в катод-нейтрализатор и низком уровне отработанности данного устройства, в предложенной схеме рабочее тело подается исключительно от СХП через отдельную магистраль, включающую в себя два однотипных электромагнитных клапана и последовательно установленных жиклеров. При необходимости быстрого перемещения по сверхнизкой орбите в работу включается резервный двигатель одновременно с основным, который работает исключительно от своего клапанного блока.
Система хранения и подачи рабочего тела, рассмотренная в настоящей работе, является оптимальным решением в части создания прямоточной электроракетной двигательной установки. Предложенная схема СХП РТ снижает показатели инерционности системы за счет использования клапанных блоков взамен термоэлементов (термодросселей). Это позволяет обеспечивать точный расход рабочее тело, что является одним из основных критериев точной работы ЭРД. Также немаловажными преимуществами являются быстрое перемещение по заданной орбите, резервирование работы основного двигателя и устанавливать синхронную работу двух двигателей. Оценочная вероятность работы 0,95 (исходя из использования компонентов, прошедших летные испытания). На данный момент идет работа по созданию логики управления данного схемного решения.
