Космические двигательные установки, страница 2

Процесс выбора и определения размеров элементов двигательной системы показан в таблице 17.2. Мы должны внимательно оценить ключевые технические требования по первым трем шагам, так как они имеют наивысшее влияние на эффективную работу, вес и стоимость системы. На четвертом шаге мы установим так много подходящих параметров, насколько возможно, и сократим список до нескольких имеющих полезные свойства. Затем на пятом шаге мы продолжим проработку деталей, достаточных для оценки эксплуатационных качеств, массы и стоимости каждого варианта.

Таблица 17.2.

Процесс выбора двигательной системы и определение размеров

Шаг

Описание процесса

Ссылка

1

Внести в список соответствующие функции двигателя космического аппарата, напр. вывод на орбиту, поддержание орбиты и управление ориентацией

Таблица 17.1

2

Определить запас DV и предел уровня тяги для вывода и поддержания орбиты

7.3

3

Определить суммарный импульс для управления ориентацией, уровни тяги, рабочие циклы (% вкл/выкл, общее число циклов) и требуемый срок активного существования

Таблица 17.1,

10.3, 11

4

Определить варианты двигательной установки:

Комбинированная или отдельная двигательные установки для управления орбитой и ориентацией

Высокая или низкая тяга

Жидкая, твердая или электрическая технология двигателя

17.1, 17.3

5

Оценка ключевых параметров для каждого варианта

Эффективный Iуд для управления орбитой и ориентацией

Масса топлива

Объем топлива и газа наддува

Конфигурация системы и создание списка оборудования

17.1, 17.3

Таблица 17.3

Таблицы 17.4, 17.6, 17.7

6

Оценка полной массы и мощности для каждого варианта

Таблица 10.7

7

Определение базовой системы двигателя

8

Сохранить результаты и выполнять итерации при необходимости

Таблица 17.3 перечисляет основные требования. Двигательные системы на холодном газе дешевые, низко производительные, они изредка используются, если имеется требование избегать горячих газов и заботиться о безопасности жидких и твердых систем. Базированные на твердом топливе системы были экстенсивно использованы для выведения на орбиту, но эти двигательные системы должны быть дополнены другими техническими средствами для обеспечения поддержания орбиты и управления ориентацией. Жидкостные системы разделены на системы однокомпонентного и двухкомпонентного топлива с тремя альтернативами, двухрежимные, которые являются производными двухкомпонентного топлива. Системы однокомпонентного топлива успешно обеспечивали функции поддержания орбиты и управления ориентацией, но недостаточно эффективны для обеспечения массово-эффективных больших DV маневров, требуемых для выведения на орбиту. Системы двухкомпонентного топлива привлекательны, потому что они могут обеспечить все три функции с одной высокоэффективной системой, но они более сложны, чем исторические твердотопливные ракетные двигатели и однокомпонентные комбинированные системы.

Таблица 17.3

Основные варианты для двигательных систем космических аппаратов Смотри подраздел 17.3 для определения характерных типов ракет.

Тип двигателя

Выведение на орбиту

Поддержание орбиты и маневрирование

Управление ориентацией

Типичный установившийся уровень Iуд, с

Перигей

Апогей

Холодный газ

х

х

30 – 70

Твердотопливный

х

х

280 – 300

Жидкостный

Однокомпонентный

х

х

220 – 240

Двухкомпонентный

х

х

х

х

305 – 310

Двухрежимный

х

х

х

х

313 – 322

Гибридный

х

х

х

250 – 340

Электрический

х

х

х

300 - 3000