Облик космического аппарата с электроракетной двигательной установкой на забортном воздухе

Авторы: Кульнов А.С.
Опубликовано в выпуске: #10(27)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-10-395
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Ключевые слова: холловский двигатель, ускоряющее напряжение, тяга, сопротивление воздуха, воздухозаборник, электрическая мощность, низкая околоземная орбита, космический аппарат
Опубликовано: 06.11.2018

Рассмотрен вопрос использования забортного воздуха в качестве рабочего вещества для холловского двигателя, корректирующего орбиту низкоорбитального космического аппарата. Для достижения поставленной цели получены зависимости температуры, плотности и давления от высоты; рассчитаны основные параметры двигателя с анодным слоем, в том числе ускоряющее напряжение, минимальная необходимая электрическая мощность, средний диаметр канала и т. п. Получены физические и конструктивные ограничения, накладываемые на использование забортного воздуха в качестве рабочего вещества. В итоге определен оптимальный диапазон высот, на которых возможно удержание космического аппарата с электродвигательной установкой, работающей на забортном воздухе. Также для данного диапазона высот разработаны конструктивно компоновочные схемы космических аппаратов.

Литература

[1] Garrigues L. Study of a Hall effect thruster working with ambient atmospheric gas as propellant for low earth orbit missions. 32nd Int. Electric Propulsion Conf. Wiesbaden, Germany, 2011, IEPC-2011-142.

[2] Nishiyama K. Air breathing ion engine. 54th Int. Astronautical Congress, 2003, IAC-03-S4-02.

[3] Hisamoto Y., Nishiyama K., Kuninaka H. Development statue of atomic oxygen simulator for air breathing ion engine. 32nd Int. Electric Propulsion Conf. Wiesbaden, Germany, 2011, IEPC-2011-294.

[4] Hohman K. Atmospheric breathing electric thruster for planetary exploration. URL: https://www.nasa.gov/pdf/636899main_Hohman_Presentation.pdf (дата обращения 10.06.2018).

[5] Духопельников Д.В., Ивахненко С.Г., Рязанов В.А., Шилов С.О. О возможности использования холловского двигателя на забортном воздухе для удержания космического аппарата на низкой околоземной орбите. Машиностроение и компьютерные технологии, 2016, № 10. URL: http://engineering-science.ru/doc/852758.html.

[6] Духопельников Д.В., Ивахненко С.Г., Курилович Д.А. Холловские двигатели на забортном воздухе для космических аппаратов на низкой опорной орбите. Машиностроение и компьютерные технологии, 2013, № 12. URL: http://engineering-science.ru/doc/660910.html.

[7] ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. Москва, Изд-во стандартов, 1982, 181 с.

[8] Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов. Москва, Машиностроение, 1989, 216 с.

[9] Ракета-носитель «Протон-М». URL: http://www.khrunichev.ru/main.php?id=42 (дата обращения 10.06.2018).

[10] Ракета-носитель «Союз». URL: https://www.samspace.ru/products/launch_vehicles/rn_soyuz_2/ (дата обращения 10.06.2018).