ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗГОННОГО БЛОКА С СОЛНЕЧНЫМ ТЕПЛОВЫМ РАКЕТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

© А.Н.Мухортова
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2002 г.

Проблема снижения затрат на космические полеты актуальна в настоящее время. Рассматриваются характеристики перспективных разгонных блоков с энергосиловой системой (ЭСС), включающей солнечный тепловой ракетный двигатель, использующий дожигание нагретого в системе концентратор-приемник водорода. Представлена математическая модель ЭСС, позволяющая осуществить выбор ее оптимальных параметров при заданных тяговых и экономических характеристиках и ограничениях на требуемую точность и площадь отражающей поверхности концентратора. Энергомассовые и габаритные параметры ЭСС определены в зависимости от температуры нагрева водорода и коэффициента избытка окислителя. Показаны целесообразные случаи использования дожигания. Потребная точность расчета концентратора в рассмотренном случае может быть значительно снижена, а условия ориентации на Солнце упрощены, в случае относительно невысокой температуры дожигаемого водорода. Рассмотрены некоторые схемы зеркальных концентраторов с более удобной компоновкой в системе с космическим аппаратом при выводе на орбиту. Для пленочного зеркала предложен более совершенный способ его электростатического формирования. Рассмотрен металлический параболоцилиндрический концентратор с прокоррегированной поверхностью отражающих полос. При этом требуемая площадь зеркала связана с параметром точности и средством — КПД системы концентратор-приемник, определяемым в зависимости от степени неравнотемпературности приемника. Произведена оптимизация проточной части сопла по условию минимума потерь в процессе истечения. В работе вопрос о средствах защиты камеры дожигания не рассматривался и его следует иметь в виду как один из важных на будущее. Полученные результаты показывают, что ЭСС с дожиганием нагретого в системе концентратор-приемник водорода конкурентоспособна по сравнению с альтернативными энергодвигательными системами, в том числе, использующими солнечную энергию.