сравнение плазменных двигателей и гидразиновых

[Kiparis]

В современных космических аппаратах для проведения коррекции орбиты применяються различные типы двигателей, на одних КА применяються плазменные на других гидразиновые. Если кто знает подскажите плюсы и минусы тех и других желательно с сылками на литературу. Зарание благодаре за ответы.

[vlad7308]

у плазменных и др. ЭРД большой УИ и потребность в электропитании
у химических - высокая тяга, но низкий УИ
из этого и вытекают все плюсы, минусы и предпочтения в том или ином случае

ЗЫ вообще с этим наверно в википедию, нет?

[Salo]

Вместе с плазменными всё-равно используются гидразиновые двигатели в системе ориентации КА.

[_Andrey]

Вместе с плазменными всё-равно используются гидразиновые двигатели в системе ориентации КА.

Совсем даже не обязательно. Поддерживать ориентацию можно маховиками (КУДМ).

[hecata]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

[_Andrey]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

На низких орбитах электромагнитными катушками, на средних и высоких ЭРД. На ГСО также можно разгружать за счет светового давления - за счет поворота СБ (тут правда возможно придется к СБ крепить дополнительные плоскости для лучшей парусности)

[Salo]

Вам сюда:
http://jurnal.vniiem.ru/text/109/8.pdf
http://www.mai.ru/conf/aerospace/internetconf/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=801&view=next

[hecata]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

На низких орбитах электромагнитными катушками, на средних и высоких ЭРД. На ГСО также можно разгружать за счет светового давления - за счет поворота СБ (тут правда возможно придется к СБ крепить дополнительные плоскости для лучшей парусности)

Катушки - да, используют, остальные варианты - экзотика, не находящая применения.

Причем катушки емпни используются в спутниках до 100 кг.

[Valerij]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

На низких орбитах электромагнитными катушками, на средних и высоких ЭРД. На ГСО также можно разгружать за счет светового давления - за счет поворота СБ (тут правда возможно придется к СБ крепить дополнительные плоскости для лучшей парусности)

Катушки - да, используют, остальные варианты - экзотика, не находящая применения.

Причем катушки емпни используются в спутниках до 100 кг.

Экзотика, вы правы.

Правда, думаю, экзотика - была. Хаябуса, я думаю, на этот счет многое изменит. Кстати, у нее в полете и ориентация аппарата за счет изменения положения СБ тоже использовалось. А на счет коррекции траектории с использованием паруса - так Икар уже запущен, посмотрим, в течении полугода результаты будут.

На самом деле, мне кажется, Хаябуса и Икар внесут очень иного изменений в применение на АМС  подобной "экзотики". И именно об этом - о перспективах использования подобной "экзотики" после Хаябусы хочется узнать. Потому, как иначе достаточно просто прочесть умные книги. Книги 60-70х годов прошлого века.

[_Andrey]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

На низких орбитах электромагнитными катушками, на средних и высоких ЭРД. На ГСО также можно разгружать за счет светового давления - за счет поворота СБ (тут правда возможно придется к СБ крепить дополнительные плоскости для лучшей парусности)

Катушки - да, используют, остальные варианты - экзотика, не находящая применения.

Причем катушки емпни используются в спутниках до 100 кг.

Катушки прекрасно работают на КА "Монитор-Э" масса которого 750 кг. Масса спутника тут вовсе не ограничение.
Разгрузка с помощью ЭРД применялась на всех Ямалах, Казсате, Экспрессе-МД1.
На Ямалах применялась и разгрузка с помощью светового давления.
Тащить наверх гидразин для разгрузки неэффективно, на новых платформах применяются уже другие способы разгрузки.

[Kiparis]

Большое спасибо за ответы и отдельное спасибо за сылки.
Интересует может ли ДУ на СПД обеспечить коррекцию орбиты и разгрузку двигателей махавиков телекомукационных спутников с САС 15 лет. Хватит ли ресурса? Какие слабые места? В инете информации много, но конкретно не сказано.
http://ru-patent.info/20/05-09/2009374.html
http://ru-patent.info/21/90-94/2191290.html
http://www.mai.ru/conf/aerospace/internetconf/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=1004
В настоящее время устранеы ли эти недостатки?

[Salo]

УДК 629.78.001.2

Н.М.Вертаков.
Опытное конструкторское бюро «Факел»,
г.Калининград, Россия
Создание и модернизация ГНС «ГЛОНАСС» – стимул к разработке и совершенствованию гидразиновых двигателей и двигательных установок

В докладе рассмотрена эволюция гидразиновых двигателей и двигательных установок ОКБ «Факел», стимулируемых развитием глобальной навигационной системы России.

При разработке первого поколения космических аппаратов (КА) «Глонасс» НПО ПМ было принято смелое решение о применении гидразиновой двигательной установки (ДУ) стабилизации и ориентации с уникальными для начала 1980-х гг. параметрами и характеристиками двигателя, аналогов которого нет в мире до настоящего времени. Речь идёт, прежде всего, о таких требованиях технического задания (ТЗ) как уровень номинальной тяги 0,1 Н, обеспечение высокой стабильности тяги при относительно длительных ресурсных наработках и в различных режимах работы и, главное, по минимизации значения разнотяговости одновременно функционирующих пар двигателей.

Именно сложность поставленной перед ОКБ «Факел» задачи, у которого не было до этого опыта разработки двигателей на гидразине, мощная отраслевая помощь Советского Союза, действенная помощь головных отраслевых институтов страны, обширная кооперация и, прежде всего РНЦ ПХ, в относительное короткое время позволили:
в ходе обширных поисковых конструкторско-исследовательских работ найти оптимальные схемные и конструкторские решения по термокаталитическому двигателю К10, двигательным блокам и ДУ 17Д92 в целом;
разработать уникальную технологию изготовления и селективной сборки двигателей, которая позволила гарантировать разнотяговость пар одновременно работающих двигателей на уровне не более 3% и, одновременно, исключить дорогостоящие огневые контрольные испытания каждого из двигателей для последующего подбора пар;
существенно увеличить производственные мощности предприятия по изготовлению изделий, создать собственную уникальную стендовую базу для отработки и поставки штатных гидразиновых двигателей и ДУ на их основе;

За более чем 25-летнюю историю штатной эксплуатации в составе КА «Глонасс» находилось 88 ДУ 17Д92 с суммарным количеством двигателей 2112 шт. Эта лётная история продемонстрировала очень высокую надёжность двигателей и двигательных установок ОКБ «Факел». Вероятность безотказной работы двигателя К10 составляет сейчас 0,999 при доверительной вероятности 0,9. Последние из изготовленных ДУ 17Д92 до настоящего времени успешно выполняют требуемые задачи в составе глобальной навигационной системы «ГЛОНАСС».

Создание КА второго поколения «Глонасс-М» потребовало разработки более совершенной ДУ с повышенными техническими и эксплуатационными характеристиками, с двигателями как стабилизации и ориентации, так и коррекции, при этом обладали бы относительно широкими диапазонами изменения тяги.

Разработка этих двигателей, а также двигательной установки на их базе уже строилась на накопленном предприятием опыте создания, производства и эксплуатации изделий для первого поколения КА «Глонасс». В 2003 году были завершены квалификационные испытания двигателя стабилизации и ориентации К50-10.1 с диапазоном изменения тяги от 0,6 до 0,1 Н и двигателя коррекции ТК500М с тягой от 6 до 1 Н, а также двигательной установки 14Д519 с их применением.

В составе сегодняшней «ГЛОНАСС» находятся и успешно эксплуатируются 7 КА «Глонасс-М» с гидразиновыми двигательными установками 14Д519, которые суммарно включают в своём составе двигателей: К50-10.1 – 84 шт., ТК500М – 14 шт. К концу 2007г. количество эксплуатируемых ДУ14Д519 в составе системы «ГЛОНАСС» планируется довести до 13.

С учётом опыта изготовления и поставок ДУ, а также результатов штатной эксплуатации в 2006-2007 года была проведена модернизации двигательной установки 14Д519 по применению более надёжных, совершенных и малогабаритных комплектующих.

На смену КА «Глонасс-М» в будущем должен прийти КА нового поколения «Глонасс-К» с гидразиновой ДУ, технические требования на разработку которой существенно ужесточены. Ключевое требование – максимально возможная минимизация конструкции и массы двигателей, двигательных блоков и ДУ в целом. Реализация аналогичных требований на уровне КА неизбежно приводит к повышению эксплуатационных требований к его составным частям и, в частности, к ДУ - по обеспечению стойкости при воздействии относительно высоких механических нагрузок, которые могут находиться на уровне или выше допускаемых граничных нагрузок для автономного применения большинства существующих комплектующих.

Столь противоречивые требования к ДУ обеспечить в заданные сроки разработки предлагается за счёт:
применения современных методов компьютерного проектирования, упреждающего (до изготовления опытных образцов материальной части) моделирования вариантов конструкторских решений с проведением комплекса необходимых расчётов, всестороннего и оперативного анализа получаемой информации по ходу выполнения ОКР;
конструктивного взаимодействия с заказчиком - НПО ПМ, проводящим параллельно ОКР по созданию КА «Глонасс-К» и по ходу его отработки получающим уточняющие данные по эксплуатационным условиям применения ДУ, а также за счёт обмена между предприятиями необходимой информацией, координации совместных действий;
проведения комплекса работ с поставщиками комплектующих по обеспечению требуемых характеристик для их применения в ДУ. В случае невозможности достижения такой цели для конкретного комплектующего – за счёт соответствующих мер в конструкции ДУ (КА) по обеспечению его применения.

С учётом такого подхода в ОКБ «Факел» развёрнуты ОКР по разработке ДУ нового поколения для КА «Глонасс-К» с завершением квалификации в 2008г.

[Salo]

А разгружать маховики чем? ЭРД?

На низких орбитах электромагнитными катушками, на средних и высоких ЭРД. На ГСО также можно разгружать за счет светового давления - за счет поворота СБ (тут правда возможно придется к СБ крепить дополнительные плоскости для лучшей парусности)

Катушки - да, используют, остальные варианты - экзотика, не находящая применения.

Причем катушки емпни используются в спутниках до 100 кг.

Экзотика, вы правы.

Правда, думаю, экзотика - была. Хаябуса, я думаю, на этот счет многое изменит. Кстати, у нее в полете и ориентация аппарата за счет изменения положения СБ тоже использовалось. А на счет коррекции траектории с использованием паруса - так Икар уже запущен, посмотрим, в течении полугода результаты будут.

На самом деле, мне кажется, Хаябуса и Икар внесут очень иного изменений в применение на АМС  подобной "экзотики". И именно об этом - о перспективах использования подобной "экзотики" после Хаябусы хочется узнать. Потому, как иначе достаточно просто прочесть умные книги. Книги 60-70х годов прошлого века.

http://www.mai.ru/conf/aerospace/internetconf/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=801&view=next

В состав сервисного блока входит двигательная установка (ДУ). ДУ КА "KazSat" разрабатывает и изготавливает ОКБ "Факел" в кооперации с ГКНПЦ им. М.В. Хруничева КБ "Салют", ОАО "АВЭКС". ДУ предназначена для выдачи регламентированных импульсов тяги по командам системы управления КА и обеспечивает выполнение следующих функций: демпфирование остаточных угловых скоростей КА KazSat после его отделения от РБ; управление угловым положением и движением центра масс КА KazSat; разгрузку электромеханических исполнительных органов КА KazSat.
В ДУ КА KazSat входят следующие блоки: восемь тяговых модулей (ТМ), три блока подачи ксенона (БПК), два блока хранения ксенона (БХК), восемь газовых двигателей (ГД), аппаратура преобразования и управления (АПУ), которая обеспечивает управление ТМ, межблочные кабели, включая кабели, соединяющие АПУ и систему энергоснабжения (СЭС) (разрабатываются и изготавливаются изготовителем КА по исходным данным ОКБ "Факел); межблочные трубопроводы (МБТ).
ТМ содержит стационарный плазменный двигатель создаваемый на базе серийного.
ГД содержит теплоаккумулирующую камеру с соплом, электрическим нагревателем, датчик температуры, два последовательно установленных в тракте подачи РТ электромагнитных клапан

А зачем там газовые двигатели?

[_Andrey]

А зачем там газовые двигатели?

Газовые двигатели (работают на том же ксеноне, что и СПД) предназначены для гашения угловых скоростей после отделения КА от РБ. Так же с их помощью в нештатных ситуациях (когда нет возможности включить СПД) можно проводить разгрузку маховиков.

[Salo]

Спасибо!

[BOA]

А зачем там газовые двигатели?

Газовые двигатели (работают на том же ксеноне, что и СПД) предназначены для гашения угловых скоростей после отделения КА от РБ. Так же с их помощью в нештатных ситуациях (когда нет возможности включить СПД) можно проводить разгрузку маховиков.

И построения одноосной СО после демпфирования (ну "кушать" борт хочет :wink:). А маховики ещё не раскручены...

[_Andrey]

А зачем там газовые двигатели?

Газовые двигатели (работают на том же ксеноне, что и СПД) предназначены для гашения угловых скоростей после отделения КА от РБ. Так же с их помощью в нештатных ситуациях (когда нет возможности включить СПД) можно проводить разгрузку маховиков.

И построения одноосной СО после демпфирования (ну "кушать" борт хочет :wink:). А маховики ещё не раскручены...

Демпфирование можно производить как с помощью газовых движков, так и маховиками. А построение  СО происходит при помощи маховиков, а вот их разгрузка газовыми двигателями.

[BOA]

Демпфирование можно производить как с помощью газовых движков, так и маховиками. А построение  СО происходит при помощи маховиков, а вот их разгрузка газовыми двигателями.

Ну пошли разночтения... :lol:
Гашение угловых скоростей после отделения от РБ или разделения БКА ИМХО и есть демпфирование.
 На этот момент маховики выключены и построение СО (необходимое для заряда АБ) проводится на ГД.
Работать на маховиках позволительно при достаточном заряде АБ, их раскрутка вызовет возмущающие
 воздействие на КА => работа ГД =>расход эл/энергии, а солнышко еще не искали.
Желаете рискнуть - да флаг вам в руки. :wink:

Да и скорости разворотов (а значит и время поиска солнца) на ГД и КМХ отличаются, догадайтесь в чью пользу
Так что первичная ориентация (после выведения) строится на ГД, ну по крайней так принято в нашей "конюшне" :wink:

[Старый]

Причем катушки емпни используются в спутниках до 100 кг.

Нет, на всех. На Хаббле чем маховики разгружают?

[_Andrey]

ну по крайней так принято в нашей "конюшне" :wink:

В каждой "конюшне" свои правила  :wink: