Электрореактивные двигатели

[Кот Бегемот]

У межпланетного старшипа тяга планируется 25 000 000 Ньютонов.

Ну так движки старшипа несколько минут работают потом разгон прекращается, а тут движки несколько месяцев могут работать постоянно разгоняя аппарат.

[Astro Cat]

Ну так движки старшипа несколько минут работают потом разгон прекращается, а тут движки несколько месяцев могут работать постоянно разгоняя аппарат.

Ксенон и ресурс движков не бесконечен. Зато вероятность поломки огромной и сложной системы получения энергии - огромная.

[Кот Бегемот]

Тяга/массу КА * время разгона. 100-тонный КА прибавит в скорости за сутки 5,184 м/сек, за месяц 155,52 м/сек

Откуда 100т?НЯП масса зевса 22т.И 480квт электрической.Движку нужно 300.180квт. еще и излишек.

[Кот Бегемот]

Ксенон и ресурс движков не бесконечен.

на несколько месяцев хватит

[telekast]

Тяга/массу КА * время разгона. 100-тонный КА прибавит в скорости за сутки 5,184 м/сек, за месяц 155,52 м/сек

Откуда 100т?НЯП масса зевса 22т.И 480квт электрической.Движку нужно 300.

А ПН(люди, вода, пища и пр)?

[cross-track]

Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30-60 дней, то есть можно будет отправить космонавта к Марсу и обратно", - приводятся в сообщении слова первого заместителя генерального директора по науке научного института Росатома в Троицке Алексея Воронова.

Ну да, на всех шести ньютонах тяги как разгонимся!

В сутках 86400 секунд. Так что можно хорошо разогнаться, если мерять не в сутках, а в секундах)

Да ладно. Тяга/массу КА * время разгона. 100-тонный КА прибавит в скорости за сутки 5,184 м/сек, за месяц 155,52 м/сек

Я комментировал собщение, где шла речь про малость 6 Н. Но если взять 60 Н (что тоже не большая тяга по космическим меркам, ведь что такое 6 кГ на 100 тонн массы?!), то по вашим оценкам получается приращение 1.5 км/с за месяц, что уже достаточно серьезно. Поэтому относиться к ньютонам нужно серьезно, не забывая про время)

[telekast]

Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30-60 дней, то есть можно будет отправить космонавта к Марсу и обратно", - приводятся в сообщении слова первого заместителя генерального директора по науке научного института Росатома в Троицке Алексея Воронова.

Ну да, на всех шести ньютонах тяги как разгонимся!

В сутках 86400 секунд. Так что можно хорошо разогнаться, если мерять не в сутках, а в секундах)

Да ладно. Тяга/массу КА * время разгона. 100-тонный КА прибавит в скорости за сутки 5,184 м/сек, за месяц 155,52 м/сек

Я комментировал собщение, где шла речь про малость 6 Н. Но если взять 60 Н (что тоже не большая тяга по космическим меркам, ведь что такое 6 кГ на 100 тонн массы?!), то по вашим оценкам получается приращение 1.5 км/с за месяц, что уже достаточно серьезно. Поэтому относиться к ньютонам нужно серьезно, не забывая про время)

Дык. И я про малость тяги. И к ньютонам я отношусь вполне серьезно. Я несерьёзно отношусь к очередным, ничем не обоснованным заявлениям про Марс за месяц на 6Н тяги. Чтобы получилось 60Н при прочих равных нужно на порядок улучшить удельные показатели движка, или источника питания, или их совокупности. А так то, да, 6Н всяко лучше 0,6Н, а 60Н ещё лучше.
Имху

[cross-track]

И к ньютонам я отношусь вполне серьезно.

Это я знаю, и я комментировал не ваши слова)

[telekast]

И к ньютонам я отношусь вполне серьезно.

Это я знаю, и я комментировал не ваши слова)

Ну, ок. Будем считать, замяли.*рукопожимаюший смайлик*

[SONY]

Чтобы тут не началось того же, что в соседней теме про буксир...

Читаем внимательно слова Воронова:

Сейчас полет на Марс на обычных двигателях может занимать почти год в одну сторону, что опасно для космонавтов из-за космического излучения и воздействия радиации. Использование же плазменных двигателей может сократить миссию до 30-60 дней

Воронов нигде не говорит, что "использование наших плазменных двигателей", он говорит просто "плазменных двигателей"... Совершенно очевидно, что он ссылается на ту статью, которую я уже цитировал в соседней теме:
https://www.researchgate.net/publication/228851069_VASIMRR_Human_Mission_to_Mars

Т.е. есть научная публикация от авторитетных в области плазменных двигателей людей, заявляющая, что плазменные двигатели потенциально позволяют "сократить миссию до 30-60 дней". Всё, это даёт Воронову право делать такие заявления - он их и делает. Вполне возможно, что прекрасно понимает их утопичность, но ему тут надо разработки ТРИНИТИ продвигать, а не изучать реальные перспективы освоения Марса.

Так что не надо тут считать, за сколько кто долетит до Марса с двигателем ТРИНИТИ (у него заявленного разработчиками ресурса не хватит даже на ГСО долететь) и реактором от Зевса. Хотите обсудить "до Марса за месяц" - берите данные из статьи коллектива AdAstra.

[telekast]

Совершенно очевидно

[zandr]

https://nauka.tass.ru/nauka/23076713

В Росатоме построили плазменный двигатель для дальних космических перелетов

Российские ученые создали прототип плазменного ракетного двигателя
https://rutube.ru/video/66534660b3dcac66a8c92ee6d4c42d92/

Внимание! Всем, кто разбирается в физике и космонавтике: НЕ ВКЛЮЧАЙТЕ ЗВУК!

Вы не можете просматривать это вложение.
сопло
Вы не можете просматривать это вложение.

На заднем плане - вакуумная камера стенда.

[zandr]

На ютубе внутри выпуска новостей РЕН

Код Выделить Развернуть

https://www.youtube.com/watch?v=gpfoMiDa0dgс 17:00

[zandr]

https://russian.news.cn/20250310/4d652e910e184704bf44d30b8bcfe759/c.html

Китай представил новый двигатель большой тяги для будущих космических полетов
^{2025-03-10 19:54:45丨Russian.News.Cn}
Сиань, 10 марта /Синьхуа/ -- Группа китайских исследователей объявила в понедельник о важном прорыве, который был достигнут в разработке двигателя космического аппарата.

Испытанный ими магнитоплазмодинамический двигатель большой тяги мощностью 100 кВт призван проложить путь к будущим космическим путешествиям, и он может найти применение в межзвездной навигации, межпланетных перевозках грузов и исследовании дальнего космоса.

Двигатель представляет собой плазменную двигательную установку, работающую за счет ионизации топлива с образованием плазмы, которая затем ускоряется электромагнитным полем с образованием высокоскоростного потока частиц, создавая таким образом тягу, заявил его разработчик - Сианьский институт аэрокосмического движения.

Китайские исследователи использовали новые материалы, напечатанные на 3D-принтере, и технологию высокотемпературных сверхпроводящих магнитов, что позволило двигательной системе достичь эффективной входной мощности более 100 кВт. В настоящее время мощность таких двигателей обычно составляет десятки киловатт.

По данным упомянутого института, эта двигательная установка может быть использована для обеспечения мощной и надежной тяги для больших и сверхбольших космических аппаратов Китая.

[Salo]

Начинающим разработчикам КА с ЭРДУ на борту

Стационарные плазменные двигатели (СПД) являются самым массовым типом высокоимпульсного электроракетного двигателя (ЭРД). Количество СПД, применяемых на космических аппаратах, превышает 80% от всех используемых типов космических двигателей. Подобная популярность не случайна и имеет очевидные причины.

Сравнительные характеристики электроракетных двигателей

Как писали в предыдущих постах, ЭРД нужно сравнивать между собой, исходя из комплекса выходных характеристик с учётом элементов, из которых строится электроракетная двигательная установка: система электропитания и управления, система хранения и подачи рабочего тела и другие системы.
Стационарные плазменные двигатели часто сравнивают с ионными двигателями. Основное преимущество СПД — это возможность работать на низких напряжениях разряда от 100 В, при этом ионный двигатель начинает работать на напряжениях 1000 В и более. Напряжение разряда существенно влияет на элементы системы электропитания и управления, разъёмы, кабели, что требует применения более дорогих элементов для силовой электроники. Также ионные двигатели имеют низкое значение «цены тяги» Вт/Н, а значит, чтобы создать ту же тягу нужно больше электрической мощности («цена тяги» СПД ниже — не менее, чем в 1,5 раза), а это мощность солнечных батарей, системы электропитания, следовательно, и увеличение массы спутника.
Нельзя забывать и о том, что ионные двигатели из-за особенностей рабочего процесса более чувствительны к уровню давления окружающей среды, что требует более глубокого вакуума в сравнении со стационарными плазменными двигателями при экспериментальной отработке изделий. Это важно для космических аппаратов, находящихся на низких орбитах, где больше давление остаточной атмосферы.
Ещё один вид двигателей — магнитоплазмодинамические, они хорошо работают на лёгких рабочих телах, что влияет на объём системы хранения, и имеют ресурс до 1000 ч, что недостаточно для решения современных задач. Они эффективны при больших мощностях более 50 кВт, что требует перехода от солнечной к ядерной энергетике.
Импульсные двигатели также, как и ионные, работают при высоких напряжениях разряда 1000-2000 В, имеют низкий удельный импульс и малую тягу.
Всё это, в первую очередь, и определило применение СПД в космосе.

Двигатель производства ОКБ «Факел» — СПД-100
СПД-100 в публикациях часто выступает двигателем-эталоном, с которым сравнивают усовершенствованные конструкции стационарных плазменных двигателей, а иногда и ионных двигателей.
Действительно, СПД-100 имеет 30-летнюю лётную историю. С 1994 года по настоящее время на орбите работает 526 двигателей на 102 космических аппаратах. Однако, этот двигатель до сих пор не используется на полную мощность. На самом деле, СПД-100, как и все инновационные современные разработки, является многорежимным.

(продолжение в следующем посте)

[Salo]

Начинающим разработчикам КА с ЭРДУ на борту
Часть 2  (начало в предыдущем посте)

Мощность двигателя
Номинальная мощность при разработке СПД-100 была 1,7 кВт, но из-за ограничений космических аппаратов мощность в итоге была снижена до 1,35 кВт. При этом на испытаниях уже более 30 лет все двигатели проверяются в диапазоне от 1,2 кВт до 1,5 кВт. В реалиях космоса на отечественных и зарубежных спутниках эти двигатели работают с мощностью 1,35 кВт при напряжении разряда 300 В. Хотя есть случаи, когда для довыведения космического аппарата на геостационарную орбиту с помощью СПД-100 использовался режим 1,5 кВт, что, соответственно, давало большую тягу.
Также известен случай, когда этот двигатель использовался на зарубежном спутнике Small-GEO в режиме пониженной мощности, около 700 Вт из-за ограничений бортовой энергетики. Таким образом, двигатель в лётной эксплуатации подтвердил свою многорежимность при напряжении разряда 300 В.
Возможны и другие режимы работы СПД-100 с мощностью до 2,0 кВт и выше. Так, в конце 90-х годов ОКБ «Факел» рассматривало потенциал использования двигателя СПД-100 в буксирах для выполнения транспортных задач при форсировании мощности до 3,0-3,5 кВ. Проводились ресурсные испытания на укороченной временной базе, которые показали, что для длительной работы при таких показателях потребуется применение новых материалов, выдерживающих повышенные тепловые и эрозионные нагрузки.

Удельный импульс двигателя
Еще одной важной характеристикой стационарного плазменного двигателя, помимо прямой пропорциональной зависимости тяги и разряда тока, является удельный импульс. Его можно улучшить за счёт увеличения напряжения разряда с 300 до 350 В без существенного изменения электронных компонентов системы электропитания и управления и элементов двигателя. Такая возможность была реализована в середине 90-х годов. Модернизированный двигатель СПД-100 в режиме 1,5 кВт и напряжении 350 В выдаёт 92 мН и 1800 с, что на 200 с или 12% выше, чем показатели базовой модели. Этой возможностью пользуются зарубежные компании, где системы электропитания и управления позволяют СПД-100 работать в режимах 350 В.
Так как задачи, решаемые отечественными космическими аппаратами, удовлетворялись имеющейся эффективностью, то модернизация систем электропитания и управления в части гибкости регулирования рабочих режимов не проводилась. За последние 5-7 лет была внедрена модернизированная конструкция СПД-100 с тягой до 90 мН, удельным импульсом до 1600 с, которая не коснулась системы электропитания и управления, а также повышения мощности и напряжения разряда. Ресурс этого двигателя в 1,5 раза превышает современные потребности космических аппаратов, а также соответствует требованиям перспективных проектов.

Ресурс двигателя
К началу лётной эксплуатации экспериментально подтверждённый ресурс СПД-100 составлял 4200 ч. Эта цифра до сих пор покрывает текущие потребности российского космоса. При выходе предприятия на международный рынок к концу 90-х годов ресурс составлял уже более 9000 ч. Даже для современных спутников этот показатель является трудно достижимым, так как фактическое время работы одного двигателя не превышает 5000-6000 ч. Ресурсные испытания после 9000 ч были просто остановлены, в связи с достижением зарубежных требований.
Тестируемый двигатель уже 25 лет хранится в музее ОКБ «Факел» и иногда включается, чтобы подтвердить его уникальный статус.
Несмотря на возраст разработки, СПД-100 в базовой версии даже с искусственными ограничениями по модернизации до сих пор не исчерпал свои возможности. Модернизированные модели двигателя могут работать на напряжениях разряда до 600-800 В.
Всё вышесказанное позволит разработчикам космических аппаратов посмотреть на этот двигатель в новом свете.

[ОАЯ]

Эх! Привел бы кто -нибудь фотографии не двигателей, а полетных блоков питания для мощных (более 5 КВатт) двигателей. Я почему спрашиваю: Из практики больше всех разогреваются диоды, гасящие обратный выброс, и трансформаторы. И габариты трансформатора напрямую зависят от пропускаемой мощности. Дополнительно, узким местом высоконагруженных преобразователей с трансформатором является намотанная проволока. Ее изоляция от постоянного нагрева изменяет свойства и через некоторое время начинается межвитковое замыкание. Оттого трансформаторы и пропитывают под давлением затвердевающим лаком.

[Бертикъ]

Привел бы кто -нибудь фотографии не двигателей, а полетных блоков питания для мощных (более 5 КВатт) двигателей.

Полетных ЭРД на такую мощность сейчас у нас нет, а уж полетных СПУ для них - тем более. Но могу привести массу СПУ для СПД-100 (1,3 кВт) - 17 кг.

больше всех разогреваются диоды, гасящие обратный выброс,

А что за обратный выброс в системе питания СПД?

[Demir_Binici]

Привел бы кто -нибудь фотографии не двигателей, а полетных блоков питания для мощных (более 5 КВатт) двигателей.

Полетных ЭРД на такую мощность сейчас у нас нет, а уж полетных СПУ для них - тем более. Но могу привести массу СПУ для СПД-100 (1,3 кВт) - 17 кг.

А как же СПД-140 и/или СПД-140Д? Не 5 кВт, но почти - 4.5 кВт. Вроде СПД-140Д использовали на  Inmarsat-6 F2. Или там был только двигатель от Факел, а СПУ кто-то ещё делал?

СПД-230 наверное так и остался лабораторной моделью?

[SONY]

Вроде СПД-140Д использовали на  Inmarsat-6 F2. Или там был только двигатель от Факел, а СПУ кто-то ещё делал?

Факел вообще в принципе не делает СПУ. Принципиально отказывается.
На иностранных спутниках с факеловскими СПД СПУ зачастую тоже иностранные.