Обзор поисковых исследований РКК "Энергия" по высокотемпературным системам преобразования напряжения электроракетного транспортного аппарата

Автор: Синявский Виктор Васильевич, Троицкий Станислав Рафаилович

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Статья в выпуске: 3 (34), 2021 года.

Бесплатный доступ

Приведены выполненные РКК «Энергия» исследования возможности создания высокотемпературного силового преобразователя напряжения низковольтной космической энергоустановки электроракетного транспортного аппарата на основе классических схем преобразования напряжения с использованием электроплазменных вентилей (ключевых элементов) и высокотемпературных трансформаторов. Приведены электрические схемы систем преобразования напряжения. Приведены результаты экспериментальных исследований лабораторных образцов электроплазменных вентилей электрической мощностью в десятки и сотни киловатт, которые показали принципиальную возможность создания на их основе высокотемпературных радиационно-стойких преобразователей напряжения с относительной массой ~0,01 кг/А для энергоустановок типа ЯЭУ с термоэмиссионным реактором-преобразователем субмегаваттной и мегаваттной мощности. Приведено обоснование выбора частоты преобразования напряжения в системах без принудительного охлаждения. Экспериментально подтверждена принципиальная возможность реализации в высокотемпературном исполнении трансформаторов с уровнем рабочих температур 600 °С, даны рекомендации по выбору материалов.

Еще

Космическая энергоустановка, электроракетный транспортный аппарат, преобразователь напряжения, электроплазменный вентиль, высокотемпературный трансформатор, частота преобразования

Короткий адрес: https://sciup.org/143178158

IDR: 143178158 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2021-3-48-68

Список литературы Обзор поисковых исследований РКК "Энергия" по высокотемпературным системам преобразования напряжения электроракетного транспортного аппарата

Безяев И.В., Стойко С.Ф. Обзор проектов пилотируемых полётов к Марсу // Космическая техника и технологии. 2018. № 3(22). С. 17-31.
Синявский В.В. Ядерные электроракетные двигатели для полёта на Марс // Земля и Вселенная. 2017. № 5. С. 28-43.
Синявский В.В. Соратник С.П. Королёва и руководитель комплекса высокотемпературной космической ядерной энергетики и электроракетных двигателей (К 100-летию со дня рождения М.В. Мельникова) // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных учёных — пионеров освоения космического пространства. Сб. тезисов в 2 т. М.: 2020. С. 12-14.
Сухов Ю.И., Синявский В.В. Обзор работ РКК «Энергия» имени С.П. Королёва по термоэмиссионным ядерным энергетическим установкам большой мощности космического назначения // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. 12. Королёв: РКК «Энергия». 1995. Вып. 3-4. С. 13-28.
Островский В.Г., Сухов Ю.И. Разработка, создание и эксплуатация электроракетных двигателей в ОКБ-1 - ЦКБЭМ -НПО «Энергия» - РКК «Энергия» (1958-2010) // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. 12. Королёв: РКК «Энергия». 2011. 247 с.
Агеев В.П., Островский В.Г. Магнитоплазмодинамический двигатель большой мощности непрерывного действия на литии // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 82-95.
Островский В.Г., Синявский В.В., Сухов Ю.И. Межорбитальный электроракетный буксир «Геркулес» на основе термоэмиссионной ядерно-энергетической установки // Космонавтика и ракетостроение. 2016. № 2(87). С. 68-74.
Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 25-45.
Захаренков Л.Э., Семёнкин А.В., Солодухин А.Е. Экспериментальное исследование многодвигательной системы на базе нескольких одновременно работающих электроракетных двигателей с анодным слоем // Космическая техника и технологии. 2016. № 1(12). С. 39-56.
Гусев Ю.Г., Пильников А.В., Суворов С.Е. Сравнительный анализ выбора ЭРДУ большой мощности на основе отечественных ЭРД и перспективы их применения в системах межорбитальной транспортировки и для исследования дальнего космоса // Космическая техника и технологии. 2019. № 4(27). С. 45-55.
Косенко А.Б., Синявский В.В. Система отведения ядерного энергоблока от агрегатов тяжёлой космической платформы // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 115-121.
Троицкий С.Р. Сравнительный анализ особенностей преобразования напряжения термоэмиссионного реактора-преобразователя космических ЯЭУ большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. 12. Королёв: РКК «Энергия». 1998. Вып. 1-2. С. 211-237.
Троицкий С.Р. Метод определения оптимальной плотности тока в силовых шинах космических энергетических установок большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. 12. Королёв: РКК «Энергия». 1995. Вып. 3-4. С. 178-186.
Салмин В.В., Старинова О.Л., Четвериков А.С., Брюханов Н.А., Хамиц И.И., Филиппов И.М., Лобыкин А.А., Бурылов Л.С. Проектно-баллистический анализ транспортных операций космического буксира с электроракетными двигателями при перелётах на геостационарную орбиту, орбиту спутника Луны и в точки либрации системы Земля-Луна // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 82-97.
Онуфриев В.В., Ивашкин А.Б., Синявский В.В. Исследование систем преобразования тока на основе термоэмиссионной высокотемпературной плазменной электроэнергетики // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 10(22). С. 35.
Онуфриева Е.В., Онуфриев В.В., Ивашкин А.Б., Синявский В.В. Моделирование резонансных свойств и работы цепи термоэмиссионный реактор-преобразователь - термоэмиссионный вентиль -индуктивная нагрузка космической энергодвигательной установки // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 1. С. 68-78.
Онуфриева Е.В., Онуфриев В.В., Ивашкин А.Б., Синявский В.В. Устойчивость цепи термоэмиссионный реактор-преобразователь - термоэмиссионный вентиль - индуктивная нагрузка космической энергодвигательной установки // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 6. С. 99-108.
Троицкий С.Р., Быстров П.И., Баранников А.Л. Исследование и экспериментальная отработка высокотемпературных агрегатов системы электроснабжения ядерной энергетической установки с термоэмиссионным реактором-генератором //В науч.-тех. сб. «Ракетно-космические двигатели и энергетические установки». НИИТП им. М.В. Келдыша. 1993. Вып. 3(141). С. 106-113.
Кайбышев В.З., Кузин ГЛ., Мельников М.В. О возможности использования термоэмиссионного преобразователя для управления током в электрических цепях // ЖТФ. 1972. Т. 42. № 6. С. 1265-1269.
Кайбышев В.З., Кузин ГЛ. Влияние третьего электрода на обрыв тока в низковольтной дуге // ЖТФ. 1975. Т. 45. № 2. С. 320-327.
Баранников А.Л., Сироткин Б.А., Феоктистов Б.К., Яминский В.В. Некоторые результаты экспериментального исследования цезий-бариевого полностью управляемого вентиля // ЖТФ. 1976. Т. 46. № 6. С. 1358-1360.
Онуфриева Е.В., Алиев И.Н., Онуфриев В.В., Синявский В.В. Энергетические характеристики высокотемпературных плазменных вентилей систем преобразования тока космических энергодвигательных установок // Известия РАН. Энергетика. 2016. № 3. С. 127-140.
Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Пащина А.С. Развитие структур в ограниченной бесстолкновительной плазме и полная модуляция тока в кнудсеновском разряде // ЖТФ. 1994. Т. 64. № 6. С. 61-82.
Кузнецов В.И., Бабанин В.И., Пащина А.С. Экспериментальные исследования бессеточного сильноточного модулятора на основе термоэмиссионного диода для космических систем преобразования тока // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 103-113.
Пащина А.С., Троицкий С.Р. Сильноточные электроплазменные ключевые элементы для преобразователей ЯЭУ // Ракетно-космическая техника. Труды РКК «Энергия». Сер. 12. 1998. Вып. 1-2. С. 238-253.
Каплан В.Б., Макаров А.Н., Марциновский А.М. и др. Низковольтный высокотемпературный ключевой элемент нового типа для преобразования постоянного тока в переменный // ЖТФ. 1977. Т. 47. № 2. С. 274-296.
Синявский В.В. Проектные исследования термоэмиссионных ЯЭУ по литий-ниобиевой технологии электрической мощностью 5-10 мегаватт // Космическая техника и технологии. 2016. № 4(19) С. 31-42.
Морозов Ю.Г., Эндер А.Я. Влияние поперечного магнитного поля на работу термоэмиссионного преобразователя в недокомпенсированном кнудсеновском режиме // ЖТФ. 1971. Т. 41. № 11. С. 2412-2417.
Кайбышев В.З., Каретников Д.В., Трутнев А.Л. Вентильные свойства термоэмиссионного триода со вспомогательным разрядом // ЖТФ. 1978. Т. 48. № 9. С. 1819-1826.
А.С. № 1563488 (СССР). Способ модуляции тока в газовом разряде сильноточного ключевого элемента; Бабанин В.И., Колышкин И.Н., Кузнецов В.И., Пащина А.С. // БИ. 1991. № 39. С. 251.

Еще

Статья научная