6 подписчиков
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.
3 минуты
16 февраля