6 / 11
Р.А. Дякин, О.С. Швыркина
6
Инженерный журнал: наука и инновации
# 4·2016
Был выбран электрический двигатель VASIMR VF-200 со
следующими характеристиками [3]:
Удельный импульс, с …………….. 50000
Тяга, Н …………………………….. 5
Время работы, лет ……………….. 5
Необходимо учитывать, что каждый год эффективность выбран-
ного двигателя падает примерно на 10 %.
Реактивный двигатель использует радиоволны для ионизации
рабочего тела с последующим разгоном полученной плазмы с помощью
электромагнитного поля для получения тяги. В качестве рабочего тела
применяют аргон, масса двигателя составляет 300 кг. На данный
момент этот двигатель собираются использовать на МКС. В 2015 г.
компания Ad Astra Rocket, разрабатывающая двигатель, выиграла
тендер на постройку межпланетного ионного двигателя VASIMR, с
помощью которого возможно доставить экспедицию на Марс менее чем
за 40 дней.
В случае выбора ЭРД, время работы которого соизмеримо со
временем перелета, от решения задачи с большой тягой переходим к
решению задачи с малой тягой [4]. Принимаем, что на КА действует
только притяжение Солнца, действием других небесных тел
пренебрегаем, а также пренебрегаем остальными возмущающими
воздействиями.
Для расчета параметров движения и траектории была составлена
следующая математическая модель:
3
3
с
μ sin φ,
μ c
,
o
,
φ,
,
s
x
y
x
y
dV x P
dt
m r
dV x P
dt
m r
dx V
dt
dy V
dt
dm m
dt
= − −
= − +
=
=
= −
где
,
x
V
y
V
— проекции скорости КА на оси гелиоцентрической
стартовой системы координат; μ — гравитационный параметр
Солнца;
х
,
у
— проекции положения центра масс КА на оси
гелиоцентрической стартовой системы координат;
r
— расстояние от