Сравнительный анализ выбора ЭРДу большой мощности на основе отечественных ЭРД и перспективы их применения в системах межорбитальной транспортировки и для исследования дальнего космоса
Автор: Гусев Юрий Геннадьевич, Пильников Александр Васильевич, Суворов Сергей Евгеньевич
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Статья в выпуске: 4 (27), 2019 года.
Бесплатный доступ
Представляются схемные решения для электроракетных двигательных установок повышенной и большой мощности для применения в средствах межорбитальной транспортировки и перспективных космических аппаратах. Рассмотрены характеристики их составных частей с точки зрения решения целевой задачи - обеспечения довыведения космических аппаратов на целевые орбиты, осуществления транспортных операций к орбите Луны и исследования дальнего космоса. Рассматриваются основные критерии и методики отбора составных частей, а также проблемные вопросы их создания и наземной экспериментальной отработки. Проанализированы достоинства и недостатки применения различных вариантов двигательных установок на основе электроракетных двигателей средней и большой мощности, состояние разработок их составных частей, а также технические возможности наземной экспериментальной отработки.
Электроракетный двигатель, двигательная установка, двигательный модуль, система хранения рабочего вещества, система электропитания и управления, вакуумная камера, вакуумная система
Короткий адрес: https://sciup.org/143172154
IDR: 143172154 | УДК: 629.78.036.72 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-4-45-55
Tradeoff analysis of high-power electric propulsion systems based on domestic electric propulsion engines and potential for their use in orbit-to-orbit transfer systems and deep space exploration
The paper discusses design solutions for increased-power and high-power electric rocket propulsion systems to be used in orbit-to-orbit transfer vehicles and advanced spacecraft. It reviews characteristics of their components from the standpoint of the mission to reboost the spacecraft to their target orbits, to perform the operations of transportation to the lunar orbit and to explore deep space. It discusses key criteria and procedures for selection of components, as well as problem areas in their development and ground developmental testing. The paper analyses pros and cons of using various versions of propulsion systems based on medium- and high-power electrical propulsion engines, the current status of their component development, as well as the technical feasibility of conducting developmental tests on the ground.
Список литературы Сравнительный анализ выбора ЭРДу большой мощности на основе отечественных ЭРД и перспективы их применения в системах межорбитальной транспортировки и для исследования дальнего космоса
- Schmidt G., Jacobson D., Patterson M., Ganapathi G., Brophy J., Hofer R. Electric propulsion research and development at NASA // Space Propulsion Conference 2018, Seville, Spain, May 14-18, 2018. SP2018_00389.
- Mitrofanova O., Saevets P., Gnizdor R., Pridannikov S., Zhasan V., Koryakin А. Developed and perspective stationary plasma thruster by EBD Fakel // Space Propulsion Conference 2018, Seville, Spain, May 14-18, 2018. SP2018_448.
- Ганзбург М.Ф., Кропотин С.А., Мурашко В.М., Попов А.Н., Севастьянов Н.Н., Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Сухов Ю.И. Итоги десятилетней эксплуатации электроракетных двигательных установок в составе двух телекоммуникационных космических аппаратов "Ямал-200" на геостационарной орбите // Космическая техника и технологии. 2015. № 4(11). С. 25-39.
- Козубский К.Н., Корякин А.И., Мурашко В.М. История космических стационарных плазменных двигателей и их применение в России, США и Европе. Новые вызовы для стационарных плазменных двигателей. К 40-летию первых космических испытаний стационарных плазменных двигателей // Электронный журнал "Труды МАИ". 2012. № 60.
- Полярный П. Спасение AEHF-1 // Новости космонавтики. 2011. № 12. С. 47.
- Журавин Ю. Вернуться, чтобы взлететь. В полете Viasat-2 и Eutelsat-172 B // Новости космонавтики. 2017. № 8. С. 28-31.
- Лисов И. SES-12: крупнейший из электросатов // Новости космонавтики. 2018. № 8. С. 39-40.
- Бойкачев В.Н., Гусев Ю.Г., Жасан В.С., Ким В.П., Мартынов М.Б., Мурашко В.М., Нестерин И.М., Пильников А.В., Попов Г.А. О возможности создания электроракетной двигательной установки мощностью 10-30 кВт на базе двухрежимного двигателя СПД-140Д // Космическая техника и технологии. 2014. № 1(4). С. 48-59.
- Грибков А.С., Евдокимов Р.А., Легостаев В.П., Лопота В.А., Максимов В.А., Островский В.Г., Синявский В.В., Тугаенко В.Ю. Электроракетный транспортный аппарат для обеспечения больших грузопотоков в космосе // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 2. С. 101-111.
- Лопота В.А., Масленников А.А., Синявский В.В. Система ядерных электроракетных транспортных аппаратов для удаления с геостационарной орбиты пассивных космических аппаратов // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 1. C. 3-12.
- Lovtsov A.S., Shagayda A.A., Muravlev V.A., Selivanov M.Y. Ion thrusters development for a Transport and Power Generation Module Project // 34th International Electric Propulsion Conference, Hyogo-Kobe, Japan, July 4-10, 2015. IEPC-2015-291.
- Koroteev A.S., Lovtsov A.S., Muravlev V.A., Selivanov M.Y. and Shagayda A.A. Development of ion thruster IT-500 // The European Physical Journal D. 2017. V. 71. № 5. DO1.
- DOI: 10.1140/epjd/e2017_70644_6
- Zhasan V., Gnizdor R., Lipinskii M., Lesnevskiy V., Pyatykh I., Mitrofanova O., Kolyaskin V. Results of the test of the SPT-230 thruster in a wide range of discharge power // 7th Russian-German Conference on Electric Propulsion and Their Application, Rauischholzhausen, Germany, October 21-26, 2018.
- Loeb H.W., Feilli D., Popov G.A., Obukhov V.A., Balashov V.V., Mogulkin A.I., Murashko V.M., Nesterenko A.N., Khatrov S.A. Design of High-Power High-Specific Impulse RF-Ion Thruster // 32th International Electric Propulsion Conference, Wiesbaden, Germany, September 11-15, 2011. IEPC-2011-290.
- Fazio N., Gabriel S.B., Golosnoy I.O. Alternative propellants for gridded ion engines // Space Propulsion Conference, Seville, Spain, May 15-18, 2018. SP2018_00102.
- Косенко А.Б., Синявский В.В. Оценка удельной стоимости доставки полезного груза с поверхности Земли на орбиту назначения транспортной системой с многоразовым электроракетным буксиром // Известия РАН. Энергетика. 2011. № 3. С. 53-64.
- Jacobson D.T., Jankovsky R.S. Performance evaluation of a 50 kW Hall thruster // AIAA Journal, December 1999. AIAA_9 9 _0457.
- Peterson P. Reconfiguration of NASA GRC's vacuum facility 6 for testing of Advanced Electric Propulsion System (AEPS) hardware // 35th International Electric Propulsion Conference, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia, USA, October 8-12, 2017. IEPC-2107-028.
- Синявский В.В., Юдицкий В.Д. Одноразовые ядерные электроракетные буксиры для доставки на орбиту Марса неделимых грузов большой массы // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 2. С. 75-81.
- Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру "Геркулес" // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 25-45.
- Кубарев Ю.В. Полеты на Марс, электрореактивные двигатели настоящего и будущего // Наука и технологии в промышленности. 2006. № 2. С. 19-35.
- Коротеев А.С., Акимов В.Н., Попов С.А. Проект создания транспортноэнергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса // Полет. 2011. № 4. C. 93-99.
- Афанасьев И.Б. Ядерный космос России // Новости космонавтики. 2010. № 2. C. 44-47.
- Агеев В.П., Островский В.Г. Магнитоплазменный двигатель большой мощности непрерывного действия на литии // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 82-95.
- Squire J.P., Cassady L.D., Chang Diaz F.R., et al. Superconducting 200 kW VASIMR experiment and integrated testing // 31th International Electric Propulsion Conference, Michigan, USA, 2009.
- Jackson J., Cassady J., Allen M., Myers R. Development of high power Hall thruster systems to enable the NASA Exploration Vision // Spase Propulsion Conference 2018, Seville, Spain, May 14-18, 2018. SP2018_00429.
