Электротермическая двигательная установка наноспутника
Автор: Белоконов Игорь Витальевич, Ивлиев Александр Владимирович, Ключник Виталий Николаевич, Кумарин Алексей Андреевич, Гимранов Зафар Ильясович, Кяримов Рустам Равильевич
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Статья в выпуске: 4 (39), 2022 года.
Бесплатный доступ
В статье изложены основные результаты разработки экспериментальной импульсной электротермической двигательной установки (ЭТДУ) наноспутника с автоколебательным рабочим процессом. Рабочим телом выбрана вода с добавкой этилового спирта для незамерзаемости. Рассчитаны удельный импульс тяги ЭТДУ и запас характеристической скорости в зависимости от концентрации спирта. Разработаны и изготовлены конструкция и система управления ЭТДУ. Разработана и изготовлена система измерения основных параметров ЭТДУ: тяги, темпера турного состояния нагревателя, а также напряжения на промежуточном накопителе энергии - батарее суперконденсаторов. Разработана и реализована на управляющем компьютере автоматизированная система проведения эксперимента. Предложено применить для исследуемой ЭТДУ автоколебательный режим работы, эффективность которого подтверждена экспериментально. Эксперимент выполнялся для рабочего тела, содержащего добавку 40% по массе спирта, обеспечивающего работоспособность практически для всех околоземных орбит полёта. Получен удельный импульс тяги 1300 м/с при среднем потреблении электроэнергии не более 1 Вт и практически полной технической и экологической безопасности на всех этапах жизненного цикла. Основные конструкционные решения запатентованы в Российской Федерации. Разработанная ЭТДУ может служить прототипом создания лётного варианта двигательной установки наноспутника.
Электротермический двигатель, импульсный режим, суперконденсаторы, наноспутник, коррекция орбиты
Короткий адрес: https://sciup.org/143179485
IDR: 143179485
Список литературы Электротермическая двигательная установка наноспутника
- Павлов А.М., Попов A.C. Термоэлектрический двигатель для малых и сверхмалых космических аппаратов // Наука и образование. 2012. № 11. С. 207-215.
- Leslabay P., Lauretta R, Pedreira P. The ResistoJet as a simple and cost-effective propulsion system for nano- and microsatellites // 1st IAA Latin American symposium on small satellites. Advanced technologies and distributed systems. Buenos Aires: ITBA, 2017, IAA-LA-13-03. Режим доступа: https://unsam.edu.ar/institutos/colomb/ Presentaciones/Session.13/IAA-LA-13-03.pdf (дата обращения 12.09.2022 г.).
- O'Reilly D., Herdrich G., Kavanagh D.F. Electric propulsion methods for small satellites: a review // Aerospace. 2021. V. 8, 22. Режим доступа: https:// doi.org/10.3390/aerospace8010022 (дата обращения 12.09.2022 г.).
- Кульков В.М., Обухов В.А., Егоров Ю.Г., Белик А.А., Крайнов А.М. Сравнительная оценка эффективности применения перспективных типов электроракетных двигателей в составе малых космических аппаратов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва. 2012. № 3-1(34). C. 187-195.
- Рыжков В.В., Сулинов А.В. Двигательные установки и ракетные двигатели малой тяги на различных физических принципах для систем управления малых и сверхмалых космических аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 4. С. 115-128. Режим доступа: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-4-115-128 (дата обращения 12.09.2022 г.).
- Патент 2769484 С1 Российская Федерация, МПК F03H 1/00. Электротермический двигатель / Белоконов И.В., Ключник В.Н., Ивлиев А.В., Баринова Е.В.; заявитель и патентообладатель Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва. № 20201130409; заявл. 18.10.2021; опубл. 01.04.2022, Бюл. № 10. 7 с.
- Блинов В.Н., Вавилов И.С., Коси-цын В.В., Лукьянчик А.И., Рубан В.И., Ячменёв П.С. Экспериментальные исследования электротермических микродвигателей для корректирующей двигательной установки маневрирующего наноспутника // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической техники и подготовки инженерных кадров для авиакосмической отрасли: материалы X Всероссийской научной конференции, посвящённой памяти главного конструктора ПО «Полёт» А.С. Клинышкова. Омск: ОмГТУ, 2016. С. 16-23.
- Белоконов И.В., Ивлиев А.В., Богатырёв А.М., Кумарин А.А., Ломака И.А., Симаков С.П. Выбор проектного облика двигательной установки наноспутника // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18. № 3. С. 29-37.
- Belokonov I., Ivliev A. Development of a propulsion system for a maneuvering module of a low-orbit nanosatellite // Procedia Engineering. 2017. V. 185. P. 366-372.
- Kumarin A.A., Kudryavtsev I.A. Modelling the EDLC-based power supply module for a maneuvering system of a nanosatellite // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2018. V. 302. № 1. P. 1-6. Режим доступа: https://doi.org/10.1088/1757-899X/302/ 1/012044 (дата обращения 12.09.2022 г.).
- Belokonov I.V., Avariaskin D.P. Project of the technology testing of the formation flight of low-orbit nanosatellites // Advances in the Astronautical Sciences. 2018. V. 163. P. 657-663.
- Феодосьев В.И., Синярев Г.Б. Введение в ракетную технику. М.: Оборонгиз, 1961. 506 с.
- Патент 2759164 С1 Российская Федерация, МПК B646 1/26. Электротермический двигатель / Белоконов И.В., Ивлиев А.В., Баринова Е.В., Ключник В.Н.; заявитель и патентообладатель — Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва. № 2020132528; заявл. 30.09.2020; опубл. 09.11.2021, Бюл. № 27. 5 с.
- Патент 2769485 С1 Российская Федерация, МПК F02K 7/00, B64G 1/26. Импульсный электротермический двигатель / Белоконов И.В., Ключник В.Н., Ивлиев А.В., Баринова Е.В.; заявитель и патентообладатель — Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва. № 2021100272; заявл. 11.01.2021; опубл. 01.04.2022, Бюл. № 9. 7 с.
- Смелое В.Г., Сотов А.В., Львов М.В. Особенности лазерной сварки тонких деталей авиационно-космической техники // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2014. № 5-2(47). С. 201-206.
- ООО «Ультраконденсаторы Феникс»: сайт. Режим доступа: кЫрз:// ultrakondensatory-feniks.blizko.ru/about (дата обращения 12.09.2022 г.). Статья поступила в редакцию 27.06.2022 г. Окончательный вариант — 02.08.2022 г.
