Построение многофункциональной электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата
Автор: Ермошкин Ю.М., Кочев Ю.В., Волков Д.В., Якимов Е.Н., Остапущенко А.А.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2 т.21, 2020 года.
Бесплатный доступ
Распространенным способом формирования электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата является создание специализированного оборудования или подбор наиболее подходящего из уже готового. Однако нередки случаи, когда применение имеющегося оборудования недостаточно оптимально и приводит к неоправданному увеличению массы подсистемы. Поэтому представляет интерес вопрос о возможности создания некоторого минимального набора оборудования, из которого можно было бы оптимальным образом формировать двигательные подсистемы. Представлен набор задач, варианты использования и возможные схемы размещения двигателей коррекции орбиты на космическом аппарате. Перечень необходимых элементов электрореактивной двигательной подсистемы представлен следующим образом: блок коррекции, бак, блок подачи рабочего тела, система преобразования и управления, состоящая из отдельно выполненного силового блока и коммутационных блоков, комплект кабелей и трубопроводов, программное обеспечение и приводные механизмы для управления вектором тяги двигателей (как опция). Определена необходимая вместимость баков рабочего тела для задачи коррекции и довыведения спутника на геостационарную орбиту при использовании высокоимпульсного холловского двигателя: до 100 кг для задач коррекции орбиты, до 200 кг для задач довыведения и коррекции. С учетом схемы размещения двигателей на корпусе космического аппарата определены требуемые углы прокачки для механизмов управления вектором тяги двигателей. Показано, что в случаях, когда для увеличения суммарной тяги требуется применять два и более двигателя, в весовом отношении выгоднее применять вместо моноблочных систем преобразования и управления комбинацию из силовых и коммутационных блоков, причем преимущество может достигать десятков килограммов. При условии создания перечисленного набора функциональных блоков предложенная концепция позволит легко формировать двигательные подсистемы космических аппаратов для решения достаточно широкого круга задач. Это позволит снизить затраты времени и средств на создание двигательных подсистем для новых космических аппаратов. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Двигатель, космический аппарат, система преобразования и управления, бак, блок подачи рабочего тела, коррекция орбиты
Короткий адрес: https://sciup.org/148321970
IDR: 148321970 | DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-233-243
Список литературы Построение многофункциональной электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата
- Lev D., Myers R. V., Lemmer K. M. et al. The Technological and Commercial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 Years. 35th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-242. Georgia Institute of Technology. USA, October 8-12, 2017, 18 p.
- Lovtsov A. S., Tomilin D. A., Muravlev V. A. Development of the high-voltage Hall-effect thrusters in the Keldish Research Centre. 68th International Astronautical Congress. IAC-17-C4.4.4, Adelaide, Australia, 25-29 September 2017, 5 p.
- Gnizdor R., Komarov A., Mitrofanova O., Saevets P., Semenenko D. High-impulse SPT-100D Thruster with discharge power of 1.0...3.0 kW. The 35th International Electric Propulsion Conference, Georgia Institute of Technology. USA, October 8-12, 2017, 8 p.
- Ermoshkin Yu. M., Bulynin Yu. L. [Assessment of the minimum permissible thrust of engines for correcting the orbit of geostationary satellites]. Upravlenie dvizhe-niem i navigaciya letatelnykh apparatov. Chast 1. Sbornik trudov XIII Vserossiiskogo nauchno-tekhnicheskogo seminara po upravleniyu dvizheniem i navigacii letatelnykh apparatov. Samara, 13-15 june 2007. P. 109-111 (In Russ.).
- Falkner M., Nitschko T., Zemann J., Mitterbauer G., Traxler G. Electric Propulsion Thruster Pointing Mechanism (TPM) For EUROSTAR 3000: Design & Development Test Results. The 29th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2005-001. Princeton University, Okt. 31 - Nov. 4, 2005, 10 p.
- Gollor M., Schwab U., Boss M., Bourguignon E. et al. Power Processing Units - activities in Europe 2015. 34th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2015-225, Kobe-Hyogo, Japan, July 4-10, 2015, 13 p.
- Gladuchenko V. N., Galaiko V. N., Gordeev K. G., Ermoshkin Yu. M., Mikhailov M. V., Yakimov E. N. Modern status and future directions of evolution of power processing units for electric plasma thrusters. Electronic and electromechanical systems and devices. Scientific papers, JSC "NPC "Polus". Tomsk Polytechnic University Press, 2016, p. 59-65.
- Kravchenko I. A., Mikheev A. V., Borodin L. M. Application features of metal composite tanks on board of SC. Proceedings of XYII International conference "Re-shetnevskie chteniya". 12-14 November, Krasnoyarsk, 2013, P. 71-72.
- Ermoshkin Yu. M., Yakimov E. N On the concepts of the station keeping and geostationary orbit injection thruster's application. Proceedings of XVI International conf. "Aviation and Space". Moscow, 2017, Nov. 20-24, P. 92-93.
- Ermoshkin Yu. M. [Electric propulsion's rational application range on the applied spacecrafts]. Vestnik SibGAU. 2011, No. 2 (35), P. 109-113 (In Russ.).
- Yermoshkin Yu. M., Volkov D. V., Yakimov E. N. On the concept of "all electric propulsion spacecraft". Siberian Journal of Science and Technology. 2018, Vol. 19, No. 3, P. 489-496. Doi: 10.31772/2587-60662018-19-3-489-496.
- Ostrovsky V. G., Sukhov Yu. I. [Development and operation of electric thrusters and electric propulsion systems at OKB-1 - TsKBEM - NPO "Energia" - RSC "Energia" named S.P.Korolev (1958-2011)]. Raketno-kosmicheskaya tekhnika. Trudy. 2011. Ser. XII., Iss. 3-4, P. 122-127 (in Russ.).
- Khodnenko V. P. Activities of VNIIEM in EPT field. History, our days and prospects. 33rd International Electric Propulsion Conference. IEPC-2013-65. The George Washington University. D.C. US. October 6-10, 2013.
- De Tata M., Frigor P., Beekmans S. et al. SGEO Electric Propulsion Subsystem Development Status and Future Opportunities. 33rd International Electric Propulsion Conference. IEPC-2013-144. The George Washington University, USA, October, 6-10, 2013, 11 p.
- Ferreira J. L., Martins A. A., Miranda R. A. et al. Development of a Solar Electric Propulsion System for the First Brazilian Deep Space Mission. 35th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-166. Georgia Institute of Technology. USA, October 8-12, 2017, 14 p.
