Перспективы использования двигательных установок на основе мгновенного испарения в ракетно-космической технике
Авторы: Бечаснов П.М.
Опубликовано в выпуске: #6(138)/2023
DOI: 10.18698/2308-6033-2023-6-2282
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Рассмотрена возможность применения двигательных установок на основе эффекта мгновенного испарения (паровых ракет) в качестве простейшего двигателя большой тяги или источника горячего парогаза с самонаддувом. На основе термодинамического анализа на примере воды как рабочего тела оценены показатели эффективности паровых ракет. Результаты анализа показывают, что паровые ракеты на воде не уступают газореактивным двигательным установкам, будучи способны достичь удельного импульса порядка 700 м/с при массовой энергоотдаче на уровне до 600 м/с. При этом паровые ракеты занимают вдвое меньший объем, чем газореактивные двигательные установки, и являются единственными двигателями большой тяги, обеспечивающими полную безопасность до начала подготовки к запуску. Это дает возможность использовать паровые ракеты для маневрирования космических аппаратов, в транспортных операциях по пилотируемой программе, в газогенераторах ракет-носителей и т. д.
Литература
[1] Wallentowitz H., Freialdenhoven A., Olschewski I. Technologie-trends Antrieb, 2009. DOI: 10.1007/978-3-8348-9311-6_9
[2] Popescu D., Diaconu T. Launch Assist System. URL: https://web.archive.org/web/20201129202928/https://www.arcaspace.com/docs/ARCA_LAS_White_Paper_January_14_2020_Issue_2.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[3] Wei Q., Li Y.C. Technology of ammonia flashing jet propulsion in BX-1 satellite. Manned Spaceflight, 2012, vol. 18 (1), pp. 86–91 (in Chinese). DOI: 10.3969/j.issn.1674-5825.2012.01.016
[4] Adirim H., Lo R., Pilz N., Kreil M. Hot Water Propulsion Development Status for Earth and Space Applications. In: 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2006. DOI: 10.2514/6.2006-4566
[5] Воропай П.И., Шленов А.А. Повышение надежности и экономичности поршневых компрессоров. Москва, Недра, 1980.
[6] Ирисов А.С. Испаряемость моторных топлив для поршневых двигателей и методы ее исследования. Москва, Гостоптехиздат, 1955.
[7] Kappa Solid Rocket Motor. Richard Nakka’s Experimental Rocketry Web Site. URL: https://www.nakka-rocketry.net/kappa.html (дата обращения 23.02.2023).
[8] Sugar Fuels. URL: http://www.ajolleyplace.com/fuel.html (дата обращения 23.02.2023).
[9] Ma W., Zhai S., Zhang P., Xian Y., Zhang L., Shi R., Sheng J., Liu B., Wu Z. Research Progresses of Flash Evaporation in Aerospace Applications. International Journal of Aerospace Engineering, 2018, 1–15. DOI: 10.1155/2018/3686802
[10] Бакластов А.М., Бродянский В.М., Голубев Б.П. и др. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. В.Л. Григорьев, В.М. Зорин, ред. Москва, Энергоатомиздат, 1983.
[11] Гудилин В.Е., Слабкий Л.И. Ракетно-космические системы (История. Развитие. Перспективы). Москва, 1996.
[12] Поисково-спасательное обеспечение полетов МКС с ПК «Союз». URL: http://www.astronaut.ru/bookcase/article/article161.htm (дата обращения 23.02.2023).
[13] Антонова Н.П., Брюханов Н.А., Четкин С.В. Средства посадки пилотируемого транспортного корабля нового поколения. Космическая техника и технологии, 2014, № 4 (7). URL: https://www.energia.ru/ktt/archive/2014/04-2014/04-03.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[14] “The world” is not enough demonstrates the future of space exploration. URL: https://www.honeybeerobotics.com/news-events/the-world-is-not-enough-demonstrates-the-future-of-space-exploration/ (дата обращения 23.02.2023).
[15] Miller T., Herr J. Green rocket propulsion by reaction of Al and Mg powders and water. In: 40th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 2004. DOI: 10.2514/6.2004-4037
[16] Application for special temporary authority to launch and operate an in-space transportation spacecraft. URL: https://fcc.report/IBFS/SAT-STA-20200609-00068/2462463 (дата обращения 23.02.2023).
[17] Application for special temporary authority. URL: https://fcc.report/IBFS/SAT-STA-20200831-00102/2692615.pdf (дата обращения 23.02.2023).
[18] Launch services: Vigoride. URL: https://satsearch.co/products/momentus-vigoride (дата обращения 23.02.2023).
[19] Щеглов Г.А., Шаповалов А.В. Выбор двигательной установки перспективного малого разгонного блока. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 8 (128). http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2022-8-2200
[20] Kawanami O., Suzuki T., Honda I., Kawashima Y. Development of Non-Combustible Rocket Engine by Using Explosive Boiling of Liquid Nitrogen. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan. 7. DOI: 10.2322/tstj.7.Ph_75. URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/tstj/7/ists26/7_ists26_Ph_75/_article (дата обращения 23.02.2023).