Солнечные ракетные двигатели

О больших возможностях: и высокой эффективности ис­пользования солнечной энергии в космических двигательных установках писал еще Ф.А. Цандер. Много внимания в работах Ф.А. Цандера уделено, в частности, комбинированной силовой установке, состоящей из солнечного паруса и солнечно-терми­ческого ракетного двигателя (СТРкД).

Проведенные исследования системы концентратор—прием­ник с высокотемпературным преобразователем энергии соз­дают научную базу и для практических разработок ВСКДУ[1]. Основные положения проведенных работ кратко можно характеризовать следующим: показана (в том числе экспери­ментально) возможность получения высоких температур на­грева газа — до 2200° С, удельный импульс при этом 7... ...8 км/с (фирма /"Электро-Оптикл"); КПД преобразования исходной солнечной энергии в энтальпию газовой струи 50... 70%. Высокие температуры нагрева получены, по-видимому, при использовании зеркал высокой точности (s3 < 0,5') и при весьма точной ориентации (-3' < b < +3'). Считается возмож­ным использование концентраторов невысокой точности и при невысокой точности слежения за Солнцем (Б. Маколей[2] при использовании концентратора s3 » 0,7° жесткого складно­го типа, а П.А. Стюарт и Д.Ф. Свейл — концентратора сферичес­кого вовсе неориентируемого с приемником осерадиального типа).

В эксперименте (фирма "Электро-Оптикл") получены ре­жимы с тягой до 4,44 Н (при Iу » 8 км/с), что, очевидно, соот­ветствует примененному в опытах солнечному концентратору диаметром 4...5 м. Отмечено, что при использовании СТРкД возможно получение ускорения летательного аппарата на один-два порядка больше, чем при использовании ЭРД.

[1] См.: Грилихес В.А., Орлов П.П., Попов Л.Б. Солнечная энергия и кос­мические полеты/М.: Наука, 1984.

[2] Использование солнечной энергии при космических исследованиях: Сб. статей. Под ред. В.А. Баума/М.: Мир, 1964.

Введение. 3

1. Двигатель Стирлинга как преобразователь солнечной энергии. 5

1.1. Особенности современного двигателя Стирлинга. 5

1.2. Термодинамическое исследование газопоршневого двигателя с замкнутым циклом и регенерацией теплоты (ГПД типа Стирлинга) 8

2. Использование солнечной энергии в высокотемпературных солнечных космических двигательных установках (ВСКДУ) 19

2.1. Солнечный тепловой ракетный двигатель. 19

2.2. Солнечный тепловой РкД с дожиганием рабочего тела. 36

2.3. Солнечный электроракетный двигатель с высокотемпературным преобразованием солнечной энергии в электрическую (СЭРкД) 38

2.4. Сопла. 39

3. Электрические ракетные двигатели в космических полетах. 42

3.1. ЭРД в околоземном космосе. 42

3.2. ЭРД - исполнительные органы систем ориентации, стабилизации и коррекции орбит КА.. 43

3.3. Солнечный космический буксир с ЭРД.. 49

Заключение. 53

Список использованной литературы 55

1. Беляков В.П. Жидкостные реактивные двигатели/М.: Изд. МАИ, 1952.

2. Васильев А.П. и др. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей/М.: Высшая школа, 1975.

3. Грилихес В.А., Орлов П.П., Попов Л.Б. Солнечная энергия и космические полеты/М.: Наука, 1984.

4. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Электрические ракетные двигатели/М.: Машиностроение, 1975.

5. Использование солнечной энергии при космических исследованиях: Сб. статей. Под ред. В.А. Баума/М.: Мир, 1964.

6. Круглов М.Г. и др. Двигатели Стерлинга/М.: Машиностроение, 1977.

7. Кудрин О.Н. Солнечные высокотемпературные космические энергодвигательные установки. Под ред. В.П. Белякова/М.: Машиностроение, 1987.

8. Уокер Г. Машины, работающие по циклу Стирлинга/М.: Энергия, 1978.

9. Электрические ракетные двигатели космических аппаратов/М.: Машиностроение, 1989.