Анализ технического облика безгенераторной кислородно-водородной жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многократного использования, выводящего полезный груз на окололунную орбиту

Авиационная и ракетно-космическая техника

2022. Т. 29. № 3. С. 122-135.

DOI: 10.34759/vst-2022-3-122-135

Авторы

Боровик И. Н.1*, Астахов С. А.2**, Мукамбетов Р. Я.***

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. Государственный казенный научно-испытательный полигон авиационных систем имени Л.К. Сафронова, пос. Белоозерский, Воскресенский район, Московская обл., Россия

*e-mail: borovik.igor@mai.ru
**e-mail: razina@gknipas.ru
***e-mail: ralif.mukambetov@mail.ru

Аннотация

Приведена концепция определения оптимального технического облика безгенераторной жидкостной ракетной двигательной установки (ЖРДУ) с помощью математического моделирования ее основных проектных параметров (ОПП) и оптимизации их по критериям системы более высокого уровня, а именно межорбитального транспортного аппарата многократного использования (МТА МИ). С помощью ранее разработанной модели проведен расчет двух вариантов оптимальных ЖРДУ МТА МИ для конкретной задачи — выведения полезного груза массой 16500 кг на окололунную орбиту. Показано, что даже с менее эффективными агрегатами ЖРДУ возможно получить технический облик оптимальный для данного МТА МИ по критериям минимальной удельной стоимости выведения и заданной массы полезного груза. Приведено сравнение различных вариантов ЖРДУ, оптимизированныхпо ОПП. Данное сравнение показало, что оптимизация ЖРДУ по ОПП существенно увеличивает эффективность как самой двигательной установки, так и всего МТА МИ в целом.

Ключевые слова:

межорбитальный транспортный аппарат многократного использования, основные проектные параметры, безгенераторный кислородно-водородный жидкостный ракетный двигатель

Библиографический список

  1. Bonneville R. A truly international lunar base as the next logical step for human spaceflight // Advances in Space Research. 2018. Vol. 61. No. 12, pp. 2983 – 2988. DOI: 10.1016/j.asr.2018.03.035

  2. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Под научной редакцией В.П. Легостаева и В.А. Лопоты. – М.: РКК «Энергия», 2011. – 584 с.

  3. First Online Global Moon Village Workshop & Symposium. URL: mva2020.cseo.org.cy

  4. Боровик И.Н. Разработка технического облика кислородно-водородной двигательной установки безгенераторной схемы для межорбитального транспортного аппарата многократного использования: Дисс. ... канд. техн. наук. – М., 2011. – 165 с.

  5. Пиунов В.Ю., Назаров В.П., Коломенцев А.И. Совершенствование энергетических характеристик кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей разгонных блоков методом оптимизации конструктивных схем // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 23-33.

  6. Bullok J.R., Santiago J.R. RL-60 – The Next Step in the Evolution of Upper Stage Engines // 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit (11-14 July 2004; Fort Lauderdale, Florida). DOI: 10.2514/6.2004-3529

  7. Боровик И.Н. Технический облик кислородно-водородной жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2011. № 5(38). С. 108-112.

  8. Черноглазов Г.С. Выбор проектных параметров межорбитальных транспортных аппаратов: Учеб. пособие. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015. – 34 с.

  9. Deeken J., Suslov D., Haidn O., Schlechtriem S. Combustion efficiency of a porous injector during throttling of a LOx/H2 combustion chamber // In book: Progress in Propulsion Physics. EUCASS. 2011. Vol. 2, pp.251-264. DOI: 10.1051/eucass/201102251

  10. Боровик И.Н., Козлов А.А. Математическая модель оценки массовых характеристик кислородно-водородного безгенераторного жидкостно-ракетного двигателя по его основным проектным параметрам // Труды МАИ. 2008. № 32. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=7468

  11. Borovik I.N, Kozlov A.A. Determination method of optimum main design parameters of LOx-LH2 expander-cycle LRE for reusable OTV(orbital transfer vehicle) // The 60th International Astronautical Congress (12-16 October 2009; Daejeon, Republic of Korea). IAC-09.C4.1.10. DOI: 10.13140/RG.2.1.3532.2723

  12. Боровик И.Н. Формирование технического облика жидкостной ракетной двигательной установки многоразового межорбитального транспортного аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 2. С. 98-107.

  13. Боровик И.Н. Определение вероятности безотказной работы жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многоразового использования к концу срока эксплуатации // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2014. № 2(95). С. 86-93.

  14. Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. и др. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей: Учебник в 2 кн. / Под ред. В.М. Кудрявцева. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1993. – (383 + 367) с.

  15. Козлов А.А., Новиков В.Н., Соловьев Е.В. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигательных установок: Учебник. – М.: Машиностроение, 1988. – 351 с.

  16. Хохулин В.С, Чумаков В.А. Проектирование разгонных блоков с ЖРД. Учеб. пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2000. – 72 с.

  17. Сердюк В.К. Проектирование средства выведения космических аппаратов: Учеб. пособие / Под ред. А.А. Медведева. – М.: Машиностроение, 2009. – 504 с.

  18. Koelle D.E. Handbook of cost engineering for space transportation systems: with TransCost 7.2; Statistical-analytical model for cost estimation and economical optimization of launch vehicles. Report TCS-TR-184A. Ottobrunn TCS TransCostSystems. 2007.

  19. Рачук В.С. (гл. ред.) Научно-технический юбилейный сборник. 1941-2001 гг. / КБ Химавтоматики. – Воронеж: ИПФ «Воронеж», 2001. – 675 с.

  20. Шляхов В.И., Овчинникова С.В. ЖРД безгенераторной схемы для межорбитальных буксиров // Обзор по материалам зарубежной печати за 1980-1990 гг. № 30. ЦНТИ «Поиск», ГОНТИ-8, 1991. С. 54-56.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024