Оптимізація режимів наповнення ресивера системи подачі робочої речовини електрореактивної двигунної установки
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287007Ключові слова:
режими роботи системи подачі, стрибки тиску, методика наповнення ресивера, bang-bang, зворотній зв’язок від датчиків тискуАнотація
Об’єктом дослідження даної роботи є стрибки тиску у ресивері системи подачі робочої речовини для електрореактивної двигунної установки. Наявність суттєвих стрибків тиску у ресивері системи подачі викликає зміну масової витрати і відповідно істотне погіршення параметрів двигуна – тяги, величини питомого імпульсу та коефіцієнта корисної дії. Проблема, яка вирішувалась в даній роботі, полягає у пошуку шляхів зменшення стрибків тиску при мінімізації об’єму ресивера без використання додаткових елементів. Аналіз літературних джерел показав, що зазначена проблема є типовою і досі не вирішена для ресиверів малого об’єму. Для вирішення зазначеної проблеми було проведено теоретичне і експериментальне визначення стрибків тиску, які виникають при роботі по зворотному зв’язку від датчиків тиску, та запропоновано удосконалену методику наповнення ресивера. В результаті досліджень було визначено, що стрибки тиску, які виходять за допустимий діапазон (±3 %), з’являються при тиску 3,5 МПа на вході в систему подачі і зростають зі збільшенням вхідного тиску. В результаті досліджень було з’ясовано, що для вхідного тиску до 3 МПа є доцільним робота по зворотному зв’язку від датчиків тиску. Для значень тиску від 3 до 6 МПа необхідно використовувати отриману експериментальним шляхом формулу для визначення часу наповнення ресивера. Для тиску більше 6 МПа необхідно працювати у режимі bang-bang. Дослідження дозволили визначити оптимальні режими наповнення ресивера, що дозволяють використовувати ресивер малого об’єму з мінімізацією кількості спрацьовувань клапанів, при яких підтримується стабільна робота двигуна. Висновки, отримані за результатами досліджень, можуть бути корисними для більшості розробників систем подачі електрореактивних двигунних установок
Посилання
- Ganapathi, G. B., Engelbrecht, C. S. (2000). Performance of the Xenon Feed System on Deep Space One. Journal of Spacecraft and Rockets, 37 (3), 392–398. doi: https://doi.org/10.2514/2.3573
- Brophy, J. (2011). The Dawn Ion Propulsion System. Space Science Reviews, 163 (1-4), 251–261. doi: https://doi.org/10.1007/s11214-011-9848-y
- Lee, E., Lee, H., Moon, Y., Kang, S., Kim, Y., Jeong, Y. et al. (2018). Development of Robust and Affordable Xenon Feed Unit for Hall Effect Propulsion Systems. Space propulsion. Available at: https://www.researchgate.net/publication/325708264_Development_of_Robust_and_Affordable_Xenon_Feed_Unit_for_Hall_Effect_Propulsion_Systems
- Freidl, E., Müller, W. (2000). Development and Testing of Electronic Pressure Regulator (EPR) Assembly. Spacecraft Propulsion, Third International Conference. European Space Agency ESASP-465, 565–570. Available at: https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/2000ESASP.465..565F
- Koizumi, H., Kawahara, H., Yaginuma, K., Asakawa, J., Nakagawa, Y., Nakamura, Y. et al. (2016). Initial Flight Operations of the Miniature Propulsion System Installed on Small Space Probe: PROCYON. Transactions Of The Japan Society For Aeronautical And Space Sciences, Aerospace Technology Japan, 14 (ists30), Pb_13-Pb_22. doi: https://doi.org/10.2322/tastj.14.pb_13
- Koizumi, H., Komurasaki, K., Aoyama, J., Yamaguchi, K. (2018). Development and Flight Operation of a Miniature Ion Propulsion System. Journal of Propulsion and Power, 34 (4), 960–968. doi: https://doi.org/10.2514/1.b36459
- Dandaleix, L., Lopez, P., Lebeau, S, Harmann, H.-P., Dartsch, H., Berger, M. et al. (2022). Pioneering EP Fluidic Feed Systems from Constellation Success Stories. 37th International Electric Propulsion Conference, IEPC-2022-584. Available at: https://www.jotform.com/uploads/electricrocket/220994246997171/5313728572316527269/IEPC-2022-584.pdf
- Koppel, C., Marchandise, F., Estublier, D., Jolivet, L. (2004). The Smart-1 Electric Propulsion Subsystem In Flight Experience. 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. doi: https://doi.org/10.2514/6.2004-3435
- Gray, H., Bolter, J., Kempkens, K., Randall, P., Wallace, N. (2019). BepiColombo – The Mercury Transfer Module. 36th International Electric Propulsion Conference. IEPC-2019-606. Available at: https://electricrocket.org/2019/606.pdf
- Duchemin, O., Leroi, V., Öberg, M., Méhauté, D., Vara R. P., Demairé, A. et al. (2013). Electric Propulsion Thruster Assembly for Small GEO: End-to-End Testing and Final Delivery. 33rd International Electric Propulsion Conference. IEPC-2013-222. Available at: https://electricrocket.org/IEPC/w04v72r5.pdf
- Naclerio, S., Salvador, J. S., Such, E., Avezuela, R., Vara, R. P. (2012). Small GEO Xenon Propellant Supply Assembly Pressure Regulator Panel: Test Results and Comparison with Ecosimpro Predictions. 3rd edition of the International Conference on Space Propulsion. SP2012-2355255. Available at: https://www.ecosimpro.com/wp-content/uploads/2015/02/SpacePropulsion2012_2355255.pdf
- Yurkov, B., Petrenko, O., Voronovskyi, D., Andrey, T. (2021). Test results of a high-speed solenoid valve for the electric propulsion feed system. Journal of Rocket-Space Technology, 29 (4), 72–80. doi: https://doi.org/10.15421/452107
- Holste, K., Dietz, P., Scharmann, S., Keil, K., Henning, T., Zschätzsch, D. et al. (2020). Ion thrusters for electric propulsion: Scientific issues developing a niche technology into a game changer. Review of Scientific Instruments, 91 (6), 061101. doi: https://doi.org/10.1063/5.0010134
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Bohdan Yurkov, Serhii Asmolovskyi, Viktor Pererva, Dmytro Voronovskyi, Sergei Kulagin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
