Особенности испытания электрореактивных движителей различных типов, страница 7

Для определения силы тяги Р ЭРД необходимо знать радиус исходной круговой орбиты г₀, изменение высоты орбиты г₀ за время работы ЭРД и массу КЛА. Параметры орбиты могут быть достаточно точно измерены с помощью современных средств радиоконтроля, а масса М должна быть известна заранее (например, по результатам наземных измерений).

Когда вектор тяги образует с направлением касательной к орбите угол α, то тягу вычисляют по формуле:

где Δг — изменение высоты орбиты; М — масса КЛА; К — гравитационный параметр; t — время работы ЭРД; г₀ — начальный радиус круговой орбиты.

При полете по орбите ИСЗ обеспечивается возможность длительных испытаний ЭРД. Современные средства телеметрии позволяют регистрировать и накапливать на борту информацию, которая затем может передаваться (в ускоренном темпе) на наземные приемные станции.

Высотные ракеты-зонды совершают полет по баллистической траектории. В качестве ракет могут использоваться сравнительно недорогие многоступенчатые ракеты с ракетными двигателями на твердом топливе. Однако продолжительность испытаний невелика (в лучшем случае немногим более одного часа), объект испытания подвержен действию дополнительных нагрузок, обусловленных вращением вокруг оси, а внешние космические условия непрерывно изменяются с высотой. Тяга ЭРД находится по изменению углового ускорения летательного аппарата относительно его центра масс. Угловое ускорение измеряют одним из следующих способов:

1) акселерометром, инерционным выключателем или скоростным гироскопом;

2) с помощью сигналов солнечных датчиков;

3)  на основе измерения частоты колебаний мощности радиосигналов, принимаемых наземными станциями.

4.9.6. Особенности проведения летно-космических испытаний ЭРДУ.

Летно-космические испытания ЭРДУ являются заключительными и проводятся для окончательной проверки работоспособности и эффективности ЭРД в космических условиях. Для летно-космических испытаний должна быть создана система бортовой контрольно-измерительной и диагностической аппаратуры. Информация, которая накапливается на борту КЛА, радиотелеметрической системой, передается на Землю. Испытуемый ЭРД перед летно-космическими испытаниями должен пройти наземные контрольно-сдаточные и контрольные испытания, а также вакуумную откачку с целью обезгаживания. Конструкция ЭРД должна обеспечивать сохранение герметичности до момента его включения в космическом пространстве. Это позволит исключить те нарушения в работе ЭРД, которые могут быть вызваны процессами десорбции газов и паров с элементов конструкции. Выполнение этого требования особенно важно при проведении кратковременных летно-космических испытаний по баллистической траектории.

После доставки ЭРДУ (или КЛА с ЭРДУ) на космодром на ТП по специальной программе производится цикл предстартовой подготовки, который включает проверку систем (например, контроль герметичности, электрических параметров и т. д.), вакуумирование и заправку систем рабочими компонентами.

Поскольку пуск ЭРД не производится, то проверка функционирования систем ЭРДУ осуществляется с имитатором электрической нагрузки. На ТП проверки осуществляются автономными комплексами, а на СП используется аппаратура ракетно-космического комплекса космодрома.

После вывода КЛА на орбиту вначале по командам проводятся проверки систем ЭРДУ, затем кратковременные пуски ЭРД, которые завершаются пробным включением ЭРД на несколько витков (для достижения стационарного режима работы).

4.9.6.1. Летно-космические испытания ионного электростатического двигателя.

Для иллюстрации процесса проведения летно-космических испытаний ЭРД рассмотрим в кратком виде как проводились такие испытания практически на заре освоения космического пространства.

Летно-космические испытания плазменно-ионных ЭРД с термоэмиссионными и плазменными нейтрализаторами по программе «Янтарь» были осуществлены в СССР в октябре 1966 г. Автоматические ионосферные лаборатории с помощью геофизических ракет поднимались на высоту до 400 км и совершали полеты по баллистическим траекториям.