КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Бимодальные ядерные энергодвигательные установки
В последние годы в России и за рубежом проявляется интерес ко второму типу ТЭМ - на основе бимодальных ЯЭДУ. В таких установках в одном реакторном блоке обеспечивается режим работы теплового ракетного двигателя с водородом в качестве рабочего тела и режим работы ЯЭУ для питания целевой и служебной аппаратуры КА. В последнее время разработан ряд концепций бимодальных ЯЭДУ [58], которые можно классифицировать исходя из: · типа используемого ядерного реактора; · способа преобразования тепловой энергии в электрическую; · наличия или отсутствия системы дожигания рабочего тела. В РНЦ «Курчатовский институт», ЦКБ Машиностроения и НИИ НПО «Луч» разработана концепция ЯЭДУ на основе модернизации термоэмиссионного реактора-преобразователя ЯЭУ «Енисей» на тепловых нейтронах, допускающего продувку водорода через топливный сердечник с нагревом его до температуры 2100 К (в дальнейшем изложении такая ЯЭДУ обозначена как ЯЭДУ-1). В НИКИЭТ разработана концепция ЯЭДУ, в которой применены технические решения, характерные для твердофазных реакторов ЯРД с уровнем нагрева рабочего тела (водорода) до 2800 К и более. Используется реактор на быстрых нейтронах с литиевым контуром охлаждения. Проработаны варианты ЯЭДУ с термоэмиссионным и турбомашинным способами преобразования тепловой энергии в электрическую в энергетическом режиме (соответственно ЯЭДУ-2 и ЯЭДУ-3). Концепция газотурбинной ЯЭДУ с газоохлаждаемым ядерным реактором и дожиганием водорода с кислородом (ЯЭДУ-4) проработана в НИИ энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э.Баумана. В табл.4. приведены основные технические характеристики перечисленных типов бимодальных ЯЭДУ, имеющих одинаковый уровень полезной электрической мощности 10кВтЭл при функционировании КА на рабочей орбите. Таблица 4 Сравнительные характеристики различных бимодальных ЯЭДУ
Ниже, в табл.5., приведены результаты сравнительного анализа баллистической эффективности применения рассматриваемых вариантов бимодальных ЯЭДУ в составе транспортно-энергетических модулей при выведении КА с опорной орбиты на ГСО применительно к ракетам-носителям (РН) различной грузоподъемности: «Русь», «Зенит-М» и «Ангара» (масса полезного груза, выводимого на низкую опорную орбиту, 7.8, 15, 25 тонн соответственно). В качестве критериев эффективности использовались масса полезного груза (m пг) на ГСО (без массы ТЭМ) и время выведения (t в). При этом учитывались конкретные габаритные ограничения, связанные с размещением КА с ТЭМ под головными обтекателями РН, и ограничения по минимально допустимой высоте включения в работу ЯЭДУ. В этой же таблице приведены значения mпг и tв для традиционных разгонных блоков с перспективными ЖРД и традиционными СЭС на основе планарных солнечных батарей, а также для ТЭМ с двухрежимной ЯЭУ и ЭРДУ. При этом в разгонном блоке (РБ) РН типа «Русь» используются ЖРД на компонентах керосин-кислород, а в РБ РН «Зенит-M» и «Ангара» -кислородо-водородные ЖРД. Место старта РН – космодром Плесецк. Масса полезного груза в таблице соответствует массе КА на ГСО за вычетом массы ТЭМ с ЯЭДУ или массы СЭС при использовании РБ с ЖРД. Приведенные в таблице данные показывают, что с увеличением грузоподъемности РН баллистическая эффективность рассматриваемых типов бимодальных ЯЭДУ возрастает, и при начальной массе орбитального комплекса (КА+ТЭМ) на опорной орбите 25 т (РН «Ангара») масса КА, выводимого на ГСО с использованием ЯЭДУ-2 и ЯЭДУ-3 в течение 8.5 суток, примерно равна массе КА, выводимой с использованием ЯЭРДУ в течение года. Таблица 5
Сравнительный анализ баллистической эффективности различных бимодальных ЯЭДУ
*) Располагаемая электрическая мощность на рабочей орбите. **) Электрическая мощность, потребляемая ЭРДУ.
При этом масса КА, выводимых на ГСО с использованием бимодальных ЯЭДУ, почти в два раза больше, чем масса КА, выводимого разгонным блоком с перспективным кислородо-водородным ЖРД. При начальной массе орбитального комплекса 7.8 т (РН «Русь») наиболее эффективна из рассмотренных вариантов бимодальная установка ЯЭДУ-4 с дожиганием водорода с кислородом. В данном случае m пг~1300 кг, а время выведения 35 суток. Таким образом, рациональной областью применения в околоземном космическом пространстве бимодальных ЯЭДУ, в которых используются технические решения, свойственные ЯРД с твердофазными реакторами, является создание на их базе транспортно-энергетических модулей тяжелых орбитальных средств, предназначенных для выведения на энергоемкие рабочие орбиты и электроснабжения этих средств в течение всего срока активного функционирования.
ПРИЛОЖЕНИЯ В них приведен дополнительный информационный материал, способствующий лучшему пониманию и усвоению настоящего лекционного курса. Приложение 1 СОВЕТСКИЕ КОСМИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ С ЯЭУ, ЛЕТАВШИЕ В КОСМОСЕ [7]
Приложение 2
Дата добавления: 2015-05-08; Просмотров: 874; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |