О выборе схемы и параметров солнечного теплового ракетного двигателя

Авиационная и ракетно-космическая техника

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Финогенов С. Л. *, Коломенцев А. И. **

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: sfmai2015@mail.ru
**e-mail: a.i.kolomentsev@yandex.ru

Аннотация

Рассматривается солнечный тепловой ракетный двигатель (СТРкД) с различными системами «концентратор приемник» (КП) при возможном дожигании нагретого водорода. Показаны полетные характеристики СТРкД с равнотемпературной (одноступенчатой) и двухступенчатой системами КП; определены их оптимальные параметры как при наличии, так и отсутствии дожигания нагретого водорода холодным кислородом. Определены характеристики энергетически выгодных двухступенчатых приемников; представлены регрессионные зависимости для их КПД, уточняющие известные формулы применительно к реальным полетным задачам. Показаны характеристики рассматриваемых схем СТРкД с возможностью дожигания водорода. Проведено сравнение баллистической эффективности традиционных химических средств межорбитальной транспортировки и СТРкД с равнотемпературной схемой КП и двухступенчатой схемой при наличии и отсутствии дожигания нагретого водорода.

Ключевые слова

солнечный тепловой ракетный двигатель, равнотемпературный приемник, двухступенчатый приемник, система «концентратор – приемник», дожигание нагретого водорода, геостационарная орбита , разгонный блок

Библиографический список

  1. Кудрин О.И. Космические двигатели, использующие солнечную энергию. – М.: МАИ, 1967. – 270 с.

  2. Грилихес В.А., Матвеев В.М., Полуэктов В.П. Солнечные высокотемпературные источники тепла для космических аппаратов. – М.: Машиностроение, 1975. – 248 с.

  3. Shoji J.M., Frye P.E. Solar Thermal Propulsion for Orbit Transfer // 24th Joint Propulsion Conference. Boston, MA, USA. July 1988. AIAA Paper. No. 3171.

  4. Shimizu M., Itoh K., Sato H., Fujii T., Igarashi T., and Okamoto K. Solar Thermal Thruster Made of Single Crystal Molybdenum // Acta Astronautica. 1997. Vol. 41. No. 1, pp. 23-28.

  5. Космические двигатели: состояние и перспективы / Пер. с англ.; Под ред. Л. Кейвни. – М.: Мир, 1988. – 454 с.

  6. Кудрин О.И. Солнечные высокотемпературные космические энергодвигательные установки. – М.: Машиностроение, 1987. – 247 с.

  7. Финогенов С.Л., Коломенцев А.И., Кудрин О.И. Космические двигатели, использующие солнечную и химическую энергию. – М.: Изд-во МАИ, 2016. – 100 с.

  8. Коротеев А.С. Концепция солнечной энергодвигательной установки с электронагревным тепловым аккумулятором и дожиганием рабочего тела // Вестник Московского авиационного института. 2000. Т. 7. № 1. С. 60-67.

  9. Акимов В.Н., Архангельский Н.И., Коротеев А.С., Кузьмин Е.П. Солнечная энергодвигательная установка с электронагревным тепловым аккумулятором и дожиганием рабочего тела // Полет. 1999. № 2. С. 20-28.

  10. Ehricke K.A. The Solar-Powered Space Ship // American Rocket Society Paper. June 1956. No. 310-56.

  11. Финогенов С.Л., Коломенцев А.И. Выбор параметров солнечного теплового ракетного двигателя при ограничении на время полета // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23. № 3. С. 58-68.

  12. Финогенов С.Л., Кудрин О.И. Принципы системности в проектировании солнечного теплового ракетного двигателя // Системный анализ в технике: Тематический сборник научных трудов. Вып. 8. – М.: Вузовская книга, 2005. С. 36-80.

  13. Grossman G., Williams G. Inflatable Concentrators for Solar Propulsion and Dynamic Space Power // Journal of Solar Energy Engineering. November 1990. Vol. 112, pp. 229-236.

  14. Engberg R.C., Lassiter J.O., McGee J.K. Modal Survey Test of the SOTV 2X3 Meter Off-Axis Inflatable Concentrator // 41st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. Atlanta, GA. 3-6 April 2000 – AIAA Paper 2000, № 1639.

  15. Финогенов С.Л., Коломенцев А.И., Кудрин О.И. Использование различных окислителей для дожигания водорода, нагреваемого в ракетном двигателе за счет солнечной энергии // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16. № 3. С. 680-689.

  16. Finogenov S.L., Chvanov V.K., Kudrin O.I. Solar Bimodal System with Hydrogen Post-Burning. The Problem of Combustion Chamber Heat Shield. // 53rd International Astronautical Congress / The World Space Congress, 10-19 October 2002, Houston, Texas, USA. American Institute of Aeronautics and Astronautics, p. 12.

  17. Кудрин О.И., Финогенов С.Л. Солнечный ракетный двигатель со ступенчатой системой приемник – тепловой аккумулятор // Полет. 2000. № 6. С. 37-41.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020