Газовая двигательная установка коррекции для наноспутников

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

2021. Т. 28. № 2. С. 152-165.

DOI: 10.34759/vst-2021-2-152-165

Авторы

Прохоренко И. С. *, Каташов А. В. *, Каташова М. И. **

Опытное конструкторское бюро «Факел», ОКБ «Факел», Московский проспект, 181, Калининград, 236001, Россия

*e-mail: info@fakel-russia.com
**e-mail: katashova@fakel-russia.com

Аннотация

Для довыведения на целевые орбиты микро- и наноспутников, поддержания их параметров, а также последующего сведения с орбиты необходимы эффективные малогабаритные двигательные установки коррекции. Статья посвящена разработке газовой двигательной установки коррекции для наноспутников формата CubeSat на основе газового двигателя малой тяги. В качестве рабочего газа предлагается использовать сжатый азот начальным давлением 39,2 МПа (400 кгс/см2). В статье приведены: обоснование выбора сжатого азота в качестве рабочего газа; технический облик разработанной двигательной установки; результаты разработки и автономных испытаний газового двигателя малой тяги, клапана пускового на основе запорного элемента из материала с эффектом памяти формы, клапана управляющего высокого давления и малогабаритного заправочного устройства, являющихся основными составными частями установки. Согласно оценке по результатам расчётов и испытаний, разработанная конструкция двигательной установки на сжатом азоте должна обеспечивать суммарный импульс 65 Н·с с тягой от 98 до 196 мН, при этом общие размеры установки не превышают формат CubeSat 1,5U, а общая масса — не более 2 кг.

Ключевые слова:

газовая двигательная установка коррекции, сжатый азот, наноспутник, пусковой клапан, заправочное устройство

Библиографический список

  1. Kulu E. Nanosats Database. URL: https://www. nanosats.eu

  2. Ермошкин Ю.М. Области рационального применения электрореактивных двигательных установок на космических аппаратах прикладного назначения // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва. 2011. № 2(35). С. 109-113.

  3. Рыжков В.В., Сулинов А.В. Двигательные установки и ракетные двигатели малой тяги на различных физических принципах для систем управления малых и сверхмалых космических аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17. № 4. С. 115-128. DOI: 10.18287/2541-7533-2018-17-4-115-128

  4. Brown C.D. Spacecraft propulsion. — Education Series edition. — Reston, United States: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1996. — 224 p.
  5. Larsson W.J., Wertz J.R. Space Mission Analysis and Design. — 3rd Edition. — London: Microcosm Press and Kluwer Academic Publishers, 1999. — 969 p.

  6. Anis A. Design & development of cold gas propulsion system for Pakistan Remote Sensing Satellite (PRSS) // 2nd International Conference on Advances in Space Technologies (29-30 November 2008; Islamabad, Pakistan). 2008. Vol. 2, pp. 49-53. DOI: 10.1109/ICAST.2008.4747685

  7. Anis A. Cold Gas Propulsion System — An Ideal Choice for Remote Sensing Small Satellites // Escalante-Ramirez B. Remote Sensing: Advanced Techniques and Platforms. — IntechOpen, 2012, pp. 447-462. DOI: 10.5772/37149

  8. Zaberchik M., Lev D.R., Edlerman E., Kaidar A. Fabrication and Testing of the Cold Gas Propulsion System Flight Unit for the Adelis-SAMSON Nano-Satellites // Aerospace. 2019. Vol. 6. No. 8, p. 91. DOI: 10.3390/aerospace6080091

  9. Lev D.R., Herscovitz J., Zuckerman Z. Cold Gas Propulsion System Conceptual Design for the SAMSON NanoSatellite // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (28–30 July 2014; Cleveland, OH, USA). DOI: 10.2514/6.2014-3759

  10. Lev D.R., Herscovitz J., Kariv D., Mizrachi I. Heated Gas Propulsion System Conceptual Design for the SAMSON Nano-Satellite // Journal of Small Satellites (JoSS). 2017. Vol. 6. No. 1, pp. 551–564. URL: https://jossonline.com/joss-vol-06-no-01-may-2017

  11. Underwood C.I., Richardson G., Savignol J. In-orbit results from the SNAP-1 nanosatellite and its future potential // Philosophical Transactions of the Royal Society. A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2003. Vol. 361. No. 1802, pp. 199–203. DOI: 10.1098/rsta.2002.1123

  12. Gibbon D. A Review of the use of butane as a low cost propellant // Space Propulsion (3–6 May 2010; San Sebastian, Spain), p. 11.

  13. Tummala A.R., Dutta A. An Overview of Cube-Satellite Propulsion Technologies and Trends // Aerospace. 2017. Vol. 4. No. 4, p. 58. DOI: 10.3390/aerospace4040058

  14. Gibbon D., Ward J., Kay N. The Design, Development and Testing of a Propulsion System for the SNAP-1 Nanosatellite // AIAA/USU Conference on Small Satellites. Technical Session I: Existing Missions. SSC00-I-3. 2000. URL: https://digitalcommons. usu.edu/smallsat/2000/All2000/3

  15. Manzoni G., Brama Y.L. Cubesat Micropropulsion Characterization in Low Earth Orbit // 29th Annual AIAA/USA Conference on Small Satellites (8–13 August 2015; Logan, UT, USA). Technical Session IV: Advanced Technologies I, SSC15-IV-5. URL: https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2015/all2015/26

  16. Ghasemi M., Rezaeiha A. Flight qualification tests of a cold gas propulsion system for a small satellite // Conference on Propulsion and Power 2012 (1-3 March 2012; Xi’an, China). AJCPP2012-040.

  17. Ghasemi M., Rezaeiha A. Design and development of a flight-model cold gas propulsion system // 28th International Symposium on Space Technology and Science (5-12 June 2011; Okinawa, Japan). ISTS2011-a-14.

  18. Shimmin R., Schalkwyck J., Perez A. et al. Small Spacecraft Technology State of the Art. — NASA Ames Research Center, Mission Design Division, NASA/TP-2015-216648/REV1, 2015.

  19. Кульков В.М., Юн С.У., Фирсюк С.О. Метод управления движением малых космических аппаратов с использованием надувных тормозных устройств для торможения при орбитальном полете до входа в атмосферу // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 3. С. 23-36. DOI: 10.34759/vst-2020-3-23-36

  20. Беляев Н.М., Белик Н.П., Уваров Е.И. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов — М.: Машиностроение, 1979. — 232 с.

  21. Седельников А.В., Танеева А.С., Орлов Д.И. Формирование проектного облика малого космического аппарата технологического назначения на основе опыта проектирования и эксплуатации космических аппаратов технологического назначения других классов // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 3. С. 84-93. DOI: 10.34759/vst-2020-3-84-93

  22. Климов Ю.М., Самойлов Е.А., Зезин Н.Л. и др. Детали механизмов авиационной и космической техники: Учебное пособие. — М.: Изд-во МАИ, 1996. — 344 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2021