Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 621.455 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-2-233-243
ПОСТРОЕНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Ю. М. Ермошкин, Ю. В. Кочев, Д. В. Волков, Е. Н. Якимов, А. А. Остапущенко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»; Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52; АО «Научно-производственный центр «Полюс»; Российская Федерация, 634050, г. Томск, просп. Кирова, 56в
Распространенным способом формирования электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата является создание специализированного оборудования или подбор наиболее подходящего из уже готового. Однако нередки случаи, когда применение имеющегося оборудования недостаточно оптимально и приводит к неоправданному увеличению массы подсистемы. Поэтому представляет интерес вопрос о возможности создания некоторого минимального набора оборудования, из которого можно было бы оптимальным образом формировать двигательные подсистемы. Представлен набор задач, варианты использования и возможные схемы размещения двигателей коррекции орбиты на космическом аппарате. Перечень необходимых элементов электрореактивной двигательной подсистемы представлен следующим образом: блок коррекции, бак, блок подачи рабочего тела, система преобразования и управления, состоящая из отдельно выполненного силового блока и коммутационных блоков, комплект кабелей и трубопроводов, программное обеспечение и приводные механизмы для управления вектором тяги двигателей (как опция). Определена необходимая вместимость баков рабочего тела для задачи коррекции и довыведения спутника на геостационарную орбиту при использовании высокоимпульсного холловского двигателя: до 100 кг для задач коррекции орбиты, до 200 кг для задач довыведения и коррекции. С учетом схемы размещения двигателей на корпусе космического аппарата определены требуемые углы прокачки для механизмов управления вектором тяги двигателей. Показано, что в случаях, когда для увеличения суммарной тяги требуется применять два и более двигателя, в весовом отношении выгоднее применять вместо моноблочных систем преобразования и управления комбинацию из силовых и коммутационных блоков, причем преимущество может достигать десятков килограммов. При условии создания перечисленного набора функциональных блоков предложенная концепция позволит легко формировать двигательные подсистемы космических аппаратов для решения достаточно широкого круга задач. Это позволит снизить затраты времени и средств на создание двигательных подсистем для новых космических аппаратов.
Ключевые слова: двигатель, космический аппарат, система преобразования и управления, бак, блок подачи рабочего тела, коррекция орбиты.
References

1. The Technological and Commercial Expansion of Electric Propulsion in the Past 24 Years / D. Lev, R. V. Myers, K. M. Lemmer et al. // 35th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-242. Georgia Institute of Technology. USA, October 8–12, 2017. 18 p.
2. Ловцов А. С., Томилин Д. А., Муравлев В. А. Разработка высоковольтных холловских двигателей в Центре Келдыша // 68th International Astronautical Congress. IAC-17-C4.4.4, Adelaide, Australia, 25–29 September 2017. 5 p.
3. High-impulse SPT-100D Thruster with discharge power of 1.0…3.0 kW / R. Gnizdor, A. Komarov, O. Mitrofanova et al. // The 35th International Electric Propulsion Conference, Georgia Institute of Technology. USA, October 8–12, 2017. 8 p.
4. Ермошкин Ю. М., Булынин Ю. Л. Оценка минимально допустимой тяги двигателей коррекции орбиты геостационарных спутников // Управление движением и навигация летательных аппаратов : сб. тр. XIII Всеросс. науч.-технич. семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов / Самарский гос. аэрокосмич. ун-т им. ак. С. П. Королева. Самара, 13–15 июня 2007 г. Ч. I. С. 109–111.
5. Electric Propulsion Thruster Pointing Mechanism (TPM) For EUROSTAR 3000: Design & Development Test Results / M. Falkner, T. Nitschko, J. Zemann et al. // The 29th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2005-001. Princeton University, Okt. 31-Nov. 4, 2005. 10 p.
6. Power Processing Units – activities in Europe 2015 / M. Gollor, U. Schwab, M. Boss et al. // 34th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2015-225, Kobe-Hyogo, Japan, July 4–10, 2015. 13 p.
7. Современное состояние и перспективы развития систем преобразования и управления электрореактивными плазменными двигателями / В. Н. Гладущенко, В. Н. Галайко, К. Г. Гордеев и др. // Электронные и электромеханические системы и устройства : сб. науч. тр. Томск : АО НПЦ «Полюс» ; Изд. Томского политехнич. ун-та. 2016. С. 59–65.
8. Кравченко И. А., Михеев А. В., Бородин Л. М. Особенности применения металлокомпозитных баков на борту КА // Решетневские чтения : материалы XVII междунар. науч.-технич. конф. Красноярск, 12–14 ноября 2013. Ч. 1. С. 71–72.
9. Ермошкин Ю. М., Якимов Е. Н. О концепциях применения двигателей коррекции и довыведения // Авиация и космонавтика – 2017 : тез. доклада 16-й Междунар. конф. Москва, МАИ, 20–24 ноября 2017. С. 92–93.
10. Ермошкин Ю. М. Области рационального применения электрореактивных двигательных установок на космических аппаратах прикладного назначения // Вестник СибГАУ. 2011. № 2 (35). С. 109–113.
11. Ермошкин Ю. М., Волков Д. В., Якимов Е. Н. О концепции «полностью электрического космического аппарата» // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 3. С. 489–496. Doi: 10.31772/2587-6066-2018-19-3-489-496.
12. Островский В. Г., Сухов Ю. И. Разработка, создание и эксплуатация электроракетных двигателей и электроракетных двигательных установок в ОКБ-1-ЦКБЭМ-НПО «Энергия»-РКК «Энергия» им. С. П. Королева (1958-2011 г.) // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Вып. 3–4. С. 122–127.
13. Khodnenko V. P. Activities of VNIIEM in EPT field. History, our days and prospects // 33rd International Electric Propulsion Conference. IEPC-2013-65. The George Washington University. D.C. US. October 6–10, 2013. 19 p.
14. SGEO Electric Propulsion Subsystem Development Status and Future Opportunities / M.De Tata, P.Frigor, S.Beekmans et al. // 33rd International Electric Propulsion Conference. IEPC-2013-144. The George Washington University, USA, October, 6–10, 2013. 11 p.
15. Development of a Solar Electric Propulsion System for the First Brazilian Deep Space Mission / J.L.Ferreira, A.A.Martins, R.A.Miranda et al. // 35th Electric Propulsion Conference. IEPC-2017-166. Georgia Institute of Technology. USA, October 8–12, 2017. 14 p.


Ермошкин Юрий Михайлович – кандидат технических наук, доцент, начальник лаборатории; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: erm@iss-reshetnev.ru.

Кочев Юрий Владимирович – кандидат технических наук, начальник группы; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: koch@iss-reshetnev.ru.

Волков Дмитрий Викторович – начальник сектора; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: dmitri@iss-reshetnev.ru.

Якимов Евгений Николаевич – начальник отделения; АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». E-mail: yen@iss-reshetnev.ru.

Остапущенко Александр Анатольевич – ведущий инженер-конструктор; АО «Научно-производственный центр «Полюс».


  ПОСТРОЕНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА