Двигательная установка на однокомпонентном топливе

ДУ на однокомлонентном топливе (гидразин) предполагает использование в каналах коррекции и стабилизации двигателей с термокаталитическим разложением гидразина в реакторе камеры сгорания, что дает возможность эффективно распределять топливо между каналами на всех режимах работы ДУ.

ДУ на гидразине анализируется для традиционной схемы (газ наддува в шаробаллоне), реализованной на многих КА (например, КА “Фобос”), и схемы с совмещенной системой вытеснения и хранения топлива (прямого расширения газа наддува в топливном баке).

При жестких габаритно-массовых ограничениях схема прямого расширения газа наддува в топливном баке наиболее предпочтительна.

Для варианта с газобаллонной системой наддува газ наддува размещается в шаробаллоне при высоком давлении (например, 32 МПа). Система наддува автоматически поддерживает требуемое давление в топливном баке по мере расходования из него гидразина. Это обеспечивается блоком наддува (БН), который включает редуктор для обеспечения заданного значения давления в топливном баке (см. рисунок). Редуцированный газ наддува подается в топливный бак между его стенкой и диафрагмой (или эластичным вытеснительным устройством).

Отличительной особенностью схемы с совмещенной системой вытеснения и хранения топлива является отсутствие автономной системы наддува (см. рисунок). Давление газа наддува в баке превышает в начале работы его значение по первой схеме, достигая к окончанию выработки топлива требуемого значения. Выигрыш в массе ДУ такой схемы определяется отсутствием шаробаллона, блока наддува, заправочно-предохранительных клапанов и соответствующих магистралей при незначительном увеличении массы топливного бака (за счет повышения давления и объема).

Система подачи топлива двух рассматриваемых схем идентична и включает топливный бак, пусковой пироклапан (ПК), фильтры (Ф), электрогидроклапаны (ЭГК) и стабилизатор давления (СД) (см. рисунки).

Принципиальная схема ДУ на гидразине Принципиальная схема ДУ на гидразине с прямым с шаробаллонной системой наддува расширением газа наддува

Пироклапан предотвращает поступление топлива в коллекторы двигателей до начала работы двигательной установки. Используются серийные пироклапаны типа С5.642. ЭГК системы подачи предназначены для управления подачей топлива к управляющим клапанам ЭПС двигателей коррекции и стабилизации. Применяются ЭГК серийного изготовления, ранее установленные на многих КА. Их включение в пневмогидросистему повышает надежность ДУ при возможной негерметичности управляющих клапанов двигателей.

В ДУ применяются также фильтры тонкой очистки топлива (диаметр газового пузыря ~5 мкм), заправочные (ЗК) и проверочные (КП) клапаны. Стабилизатор давления обеспечивает отбор топлива (гидразина) из общей магистрали и требуемое давление (~1,72*10⁵ Па) топлива для работы двигателей. Стабилизатор давления разработан ОКБ “Факел” и широко применяется в ДУ, прошедших летные испытания.

В качестве двигателей стабилизации и коррекции могут рассматриваться изделия К10 разработки ОКБ “Факел”. Летная эксплуатация изделия К10 начата с 1982 года на К А “Космос”, “Луч”, “Галс”, “Экспресс” и др. Предпусковой разогрев двигателей К10 возможен двумя способами. Первый способ предполагает форсированный режим подачи мощности -30 Вт в течение заданного времени (-200 с). Второй - более длительный разогрев (-2700 с) из состояния термостабилизации при подаче электрической мощности -3,9 Вт.

Для снижения массы ДУ с изделия К10 могут быть сняты резервные управляющие клапаны и сигнализатор давления (датчик). Контроль включения-выключения двигателя при снятии сигнализатора давления, осуществляется только по показаниям термопары камеры. Снятие резервного управляющего клапана компенсируется схемным дублированием двигателей (отказ одного двигателя компенсируется включением других), однако, требует его конструктивной доработки и проведения испытаний.

В качестве альтернативных двигателей стабилизации и коррекции рассматривались изделия К50-10.1. Двигатель К50-10.1 также, как и К10 – электротермокаталитический. Двигатель разработан ОКБ “Факел”, квалифицирован и поставлен в составе ДУ КА SESAT.

Основные технические характеристики двигателей К10 и К50-10.1 приведены в табллице.

Наименование параметра	Тип двигателя
	К10	K50-10.1
Тяга (диапазон тяг), Н	0,1	0,53...0,096
Номинальное давление топлива на	1,72*10^5	(8,53...2,06)*10^3
входе, Па
Удельный импульс в режиме, Н*с/кг
• непрерывном	(2...2,2)*10^3	(2... 2,2)* 1 0^3
• импульсном	(1,76...2)*10^3	(1,76...2)*10^3
Энергопотребление в режиме, Вт
• подготовки и постоянной готовности	3,3...3,9	3,3. „3,9
• форсированной подготовки	24...29,4	24...29,4
Ресурс по:
• топливу, кг	-20
• времени работы, час	-45	-
• числу включений	~7*10^4	1,3*10^5
Габариты, мм
• длина
• высота
• ширина
Вероятность безотказной работы при	0,962	-
доверительной вероятности 0,9

Принципы функционирования и режимы работы ДУ:

-включается система форсированной подготовки или термостабилизированного разогрева двигателей;

-вакуумируются топливные магистрали двигателей коррекции и стабилизации;

-срабатывают пироклапаны пуска газа наддува и подачи гидразина;

-открываются магистральные ЭГК и запитывается стабилизатор давления, работающий в дальнейшем в режиме электроредуктора.

Дата добавления: 2014-11-29