Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0231

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0231
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Название доклада
Исследования и разработка технических решений по увеличению тяги стационарного плазменного двигателя.
Докладчик
Ким Владимир Павлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целями этапа 1 исследований являются выбор схемы и экспериментальная отработка решений по увеличению тяги СПД-100ВТ не менее. чем в 2 раза, разработка эскизной конструкторской документации (ЭКД) на изготовление макетных образцов двигателя СПД-100ВТ, а также катода и блока газораспределения для двигательного блока на основе СПД-100ВТ.
Задачи исследования:
- проведение проектно - баллистического анализа и уточнение требований к двигателю СПД-100ВТ в задачах доыведения повышенной массы КА на геостационарную орбиту;
- анализ возможностей и выбор способа повышения тяги стационарного плазменного двигателя (СПД);
- проведение патентных исследований, анализ возможных схем и выбор конструктивной схемы двигателя СПД-100ВТ;
- исследование интегральных характеристик лабораторной модели ЛМ -100ВТ выбранной схемы и выбор параметров номинального режима ее работы с увеличенной тягой;
- проведение испытаний модели ЛМ100ВТ на стабильность ее параметров;
- анализ полученных результатов и разработка эскизной конструкторской документации (ЭКД) на изготовление макетных образцов двигателя СПД-100ВТ, катода и блока газорраспределения для двигательного блока на основе СПД-100ВТ;
- разработка планов для развития стендовой базы для испытаний разрабатываемого двигателя.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность исследования определяется тем, что применение электроракетной системы довыведения (ЭРСД) КА на высокие рабочие, включая геостационарную (ГСО) орбиты позволяет при существующих средствах выведения увеличить массу доставляемых на ГСО КА в 1,5-2 раза при времени довыведения 3-6 месяцев. Существующие летные образцы СПД, используемые в настоящее время, имеют тягу (80-85) мН . Поэтому для КА повышенной массы время выведения значительно. Увеличение тяги двигателей позволяет уменьшить время довыведения практически во столько же раз, во сколько увеличивается тяга. Это позволяет повысить эффективность КА за счет сокращения времени довыведения, в течение которого КА не может выполнять целевые функции.
Новизна исследования состоит в том, что задача создания СПД с увеличенной в 2 и более раз тягой до настоящего времени не решалась.
Описание исследования

Ключевым решением является применение в данном исследовании конструктивной схемы СПД, позволяющей вынести слой ионизации и ускорения за пределы конструкции двигателя за счет реализации распределения магнитной индукции с максимумом, расположенным вне ускорительного канала. Это позволяет уменьшить потери ионов, электронов и энергии на стенках разрядной камеры. В свою очередь, уменьшение потерь дает возможность повысить расход рабочего вещества через ускорительный канал и мощность двигателя без перегрева элементов конструкции двигателя и обеспечить достаточно высокую эффективность двигателя не только при цилиндрической геометрии канала, но и при значительном уширении его выходной части. Соответственно, удается значительно увеличить тягу двигателя.

  Основным методом исследования является экспериментальный метод, при реализации которого производится  прямое измерение электрических параметров разряда, расхода рабочего вещества и создаваемой двигателем тяги.

 

Результаты исследования

Результаты работ по этапу 1:

 1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, патентной, нормативной, методической литературы по проблеме создания высокоэффективных плазменных двигателей для космических аппаратов, а также выбран схема двигателя СПД-100ВТ с повышенной тягой.  

2. Проведен проектно-баллистический анализ эффективности применения СПД с увеличенной тягой для решения задачи довыведения КА повышенной массы на геостационарную орбиту.

3. Проведено экспериментальное исследование и  отработка технических решений, позволяющих  повысить тягу двигателя выбранной схемы не менее, чем в 2 раза на режиме работы с разрядным напряжением 300В и мощностью около 3кВт, подтверждена  стабильность параметров двигателя испытаниями лабораторной модели такого двигателя с общей длительностью до 40 часов.

4. Разработана эскизная конструкторская документация на изготовление макетных образцов двигателя, катода и блока газораспределения для двигательного блока на основе двигателя СПД-100ВТ.

5. Разработаны планы развития стендовой базы для испытаний разрабатываемого двигателя.

 

Практическая значимость исследования
Результаты ПНИЭР позволят создать научно-техническую базу для разработки и экспериментальной отработки двигателя СПД-100ВТ для перспективных ЭРСД для решения задач довыведения КА повышенной массы на ГСО.