ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОРТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ РБ КВТК

© Т.Б.Аймбетов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2018 г.

Для конкурентоспособности на международном рынке пусковых услуг для РН «Ангара-А5» предлагается создать разгонный блок (РБ) кислородно-водородный тяжелого класса (КВТК) с целью повышения энергетических возможностей.

В части системы электроснабжения (СЭС) РБ КВТК рассматривается задача по проектированию бортового источника питания (БИП) на основе химического источника тока (ХИТ) для обеспечения вывода тяжёлых космических аппаратов (КА) через геопереходную орбиту с минимальными энергозатратами. Поскольку процесс полёта по оптимальной траектории может занимать не менее 21 часа, применение ХИТ, традиционно используемых для средств выведения (никель-кадмиевые, серебряно-цинковые аккумуляторные батареи), приводит к заметному вкладу массы БИП в массу бортовой аппаратуры РБ, и, соответственно, к снижению полезной нагрузки. На данный момент перспективным БИП для РБ КВТК можно считать литиевые электрохимические системы и электрохимические генераторы (ЭХГ).

У первичных источников тока можно выделить две электрохимические системы: литий-тионилхлорид и литий-фторуглерод. Каждая из указанных систем имеет недостатки при использовании в качестве бортового источника питания на РБ КВТК. Литий-тионилхлорид обладает низким номинальным током и сроком службы, литий-фторуглерод имеет высокое тепловыделение, что не позволяет использовать пассивную систему обеспечения теплового режима (СОТР), применение которой необходимо в соответствии с требованиями ТЗ на РБ КВТК.

При использовании ЭХГ в качестве бортового источника питания можно выделить достоинства и недостатки. Преимуществом ЭХГ является обеспечение больших электрических мощностей потребления и большой продолжительности полёта. Наличие кислород-водорода на борту РБ позволяет улучшить массогабаритные характеристики БИП по сравнению с аккумуляторными батареями, что делает ЭХГ ещё и достаточно гибким источником электроэнергии с хорошим запасом модернизации. Проблемой интеграции ЭХГ в РБ КВТК являются система вывода продуктов реакции, система термостатирования и система подачи рабочих реагентов.

Целью проведенной работы является сравнительный анализ ХИТ различных систем и выбор наиболее оптимального БИП, применительно к требованиям, предъявляемым со стороны РБ КВТК. С точки зрения требований наиболее целесообразным считается использование ЭХГ в качестве источника электроснабжения.