Энергетические установки КА. Основные элементы, страница 2

Ø  энергетический КПД

 и др.                              (1.13)

      К механическим параметрам энергоустановки можно отнести:

Ø  скорости и ускорения рабочего тела и деталей в характерных агрегатах энергоустановки, м/с; м/с²;

Ø  усилия, действующие на детали агрегатов;

Ø  крутящие, реактивные, гироскопические моменты, действующие на узлы и агрегаты;

Ø  частота вращения ротора  в разных режимах работы n, об/мин, об/с и др.

К массогабаритным параметрам энергоустановки относятся:

Ø  размеры и массы отдельных узлов, агрегатов и всей энергоустановки в целом;

Ø  удельная поверхность теплообменников, солнечных батарей, зеркальных систем , м²/кг; м²/Вт;

Ø  удельная масса этих агрегатов и всей энергоустановки в целом , кг/м²; кг/Вт и др.

К  экономическим параметрам энергоустановки можно отнести:

Ø  стоимость энергоустановки в целом и отдельных ее узлов;

Ø  удельную стоимость энергоустановки, грн/кг; грн/м²;

Ø  стоимость выработки единицы мощности или энергии, грн/Вт; грн/Дж; грн/кВт∙ч;

Ø  себестоимость проектирования и производства энергоустановки и др.

К технологическим и эксплуатационным параметрам энергоустановки относятся:

Ø  технологичность, т.е. удобство и дешевизна в производстве, легкость в изготовлении, сборке, монтаже;

Ø  ремонтоспособность, т.е. простота, доступность и низкая стоимость ремонта;

Ø  экономичность, т.е. высокий КПД, низкие затраты в эксплуатации;

Ø  надежность, т.е. способность длительно работать без поломок;

Ø  живучесть, т.е. способность работать при повреждениях;

Ø  большой ресурс или кампания, т.е. время надежной работы до выхода из строя;

Ø  приемистость, т.е. время переходных режимов;

Ø  удельный расход топлива, тепла на единицу вырабатываемой мощности, энергии и т.д.

Критерии эффективности характеризуют степень соответствия энергоустановки выполняемой задаче. Они так же, как и основные параметры, могут быть массоэнергетическими, экономическими, эксплуатационными, технологическими и др. Например:

- минимальные масса и габаритные размеры энергоустановки важны для большинства транспортных средств и особенно для авиационной и ракетно-космической техники;

- высокие надежность, живучесть и ресурс требуются для всех изделий, в том числе и для энергоустановок;

- высокая экономичность, низкие затраты первичной энергии и топлива, низкая себестоимость производства являются важными экономическими критериями эффективности энергоустановки и т.д.

Каждый тип преобразователя первичной энергии в электрический ток, являющегося основой энергоустановки (см. рис. 1.9),  имеет свои положительные и отрицательные свойства и области применения.

Все машинные преобразователи как объемные, так и прямоточные, имеют хорошую приемистость, динамические характеристики, экономичны. Но они имеют ограничения по мощности и габаритным размерам. Например, турбомашину нельзя сделать очень малых размеров без потери экономичности, так как при уменьшении размеров лопаточного аппарата резко растут потери энергии и снижается КПД. Большие размеры турбомашины также неприемлемы, т.е. для сохранения прочности необходимо снижать частоту вращения ротора и переходить на многоступенчатые, тихоходные и тяжелые конструкции. Поэтому бортовые турбомашины целесообразны для получения мощностей от 1…2 кВт до нескольких тысяч киловатт.

Поршневые преобразователи характеризуются сложной кинематикой движения элементов кривошипно-шатунного механизма, не могут развивать высоких частот вращения ротора, поэтому они имеют большие массу и габаритные размеры при относительно низких мощностях по сравнению с турбомашинами.

Динамические (безмашинные) преобразователи энергии, такие, как МГДГ, не имеют ограничений в мощности по масштабному фактору, поэтому  могут сохранять приемлемую экономичность как при малых, так и больших мощностях. Отсутствие вращающегося ротора снимает ограничения по уровню максимальных температур и позволяет повысить надежность системы. МГДГ хорошо сочетаются с ядерными реакторами при выработке электроэнергии больших мощностей.