Труктурные и функциональные схемы ЭДУ. Назначение основных элементов

Исходными элементами ЭРДУ являются источники (или аккумуляторы) энергии и рабочего вещества, а завершающим – электрореактивный движитель, где часть поступившей от источника энергии превращается в кинетическую энергию направленного движения реактивной струи.

Если виды энергии, поступающей от источника (аккумулятора) и электрореактивным движителем, различны, то между источником энергии и движителем располагают соответствующие энергопреобразователи. В тех случаях, когда мощность преобразователя энергии больше мощности, необходимой для работы движителя, часть выработанной энергии может накапливаться в соответствующем аккумуляторе или быть использована другими потребителями.

В том случае, когда выходные электрические параметры энергоблока не соответствуют входным электрическим параметрам подсистем движителя, между электрогенератором и движителем для согласования их электрических параметров устанавливают систему электропитания движителя.

Рабочее вещество, расходуемое на создание реактивной тяги, из аккумулятора рабочего вещества подается в движитель специальной системой подачи. При полете аппарата в среде с ощутимой плотностью частиц, они, эти частицы, могут через заборное устройство накапливаться в аккумуляторе, а в идеале - из заборного устройства поступать непосредственно в движитель.

Диссипативные процессы, происходящие в каждом из элементов энергосиловой установки, приводят к тому, что значительная часть поступающей от источника (аккумулятора) энергии, превращенная в тепловую энергию, должна быть отведена специальной системой в | окружающее пространство.

Сбор информации о состоянии электрореактивной двигательной установки, обработка ее и формирование соответствующих сигналов, необходимых для обеспечения функционирования ЭРДУ по заданной программе, осуществляет блок автоматического управления.

№2 Конструкционные материалы ЭРД

При выборе материалов ЭРД нужно учитывать факторы космического пространства:

1)  Наличие космического вакуума (10^-12 Па)

2)  Повышенные перепады температур (криогенные и положительные)

3)  Невесомость

4)  Метеоритная опасность

5)  Радиационное облучение

6)  Наличие высоких разностей электрических потенциалов

7)  Космические корпускулярные излучения

По мере снижения давления существенно возрастает испарение материала – переход из твёрдой фазы в газообразную – сублимация

В сплавах в первую очередь испаряются материалы, имеющие большую скорость сублимации, и наступает обеднение сплава

Ниже приведены скорости (м/с) сублимации тугоплавких материалов при Р=10^-6 торр и Т=2000К

Ir (иридий) 10^-9                                         Мо (молибден) 2,5 * 10^-10

Nb (ниобий) 5*10^-12                                  Re (рений) 2*10^-13

 

В качестве изоляторов в глубоком вакууме применяются: Al₂O₃, BeO, MgO.

Практически все органические материалы в условиях вакуума работают крайне плохо, т.к. у них очень высокая скорость испарения.

Учитывая перечисленные факторы выдвигаются следующие требования к материалам ЭРД:

1)  Высокая прочность (σ_в - max)

2)  Жаропрочность – сохранение прочности при повышенных Т

3)  Жаростойкость – сопротивление воздействию агрессивных сред приповышенных Т

4)  Высокая технологичность, т.е. пластичность и min сопротивление резанию

5)  Высокая вакуумная прочность (решётка должна быть объёмноцентрированная)

6)  Низкая скорость сублимации

7)  Оптимальные эмиссионные свойства.

№3 Способы регулирования тяги ЭРД

Тяга ЭРДУ зависит от расхода рабочего вещества m(t) и скорости его истечения.

Расход рабочего вещества и скорость истечения его – это полный набор зависимостей, который должен быть учтён при формировании вектора управления.

Следует иметь в виду, что и расход рабочего вещества, и скорость его истечения сами зависят от параметров, свойственных конкретным электрореактивным двигательным установкам и условиям их функционирования.

Рассмотрим регулирование расхода рабочего вещества.

Пусть в системе подачи рабочего вещества между ресивером и движителем установлен регулятор расхода, как это показано на структурной схеме фрагмента системы подачи рабочего вещества, приведенной на рисунке:

Расход рабочего вещества будет зависеть от параметров газа (или пара) в ресивере, от режима работы движителя и от параметров регулятора.

Предположим, что из заполненного и отключенного от бака ресивера рабочее вещество поступает в движитель. Давление газа в ресивере уменьшается, а режим работы движителя может изменяться во времени по некоторой, определяемой объективными условиями или выбранной  произвольно субъектом, программе. При этом необходимо найти такое изменение во времени одного или нескольких параметров регулятора, при котором будет обеспечиваться необходимое изменение расхода рабочего вещества.

В качестве исполнительных органов таких регуляторов расхода быть использованы жиклер переменного сечения или дроссель, в которых регулирование расхода осуществляется путём регулирования газодинамического сопротивления:

в жиклере - при изменении площади проходного сечения:

в термодросселе - при изменении температуры газа в нем.

У каждого типа движителя собственное управление скоростью истечения рабочего вещества. Так, в ионном движителе скорость истечения зависит от напряжения между электродами ускоряющей системы, т.е.:

В импульсном движителе изменение скорости истечения плазменных сгустков влечёт за собой и изменение частоты срабатывания движителя.

№4 Плоский солнечный коллектор

Синяя книга В.В. Ковалевский «Энергоустановки космических летательных аппаратов» стр. 111-115.