Специалисты Самарского университета имени Королева и Московского авиационного института (МАИ) разработали уникальную систему для точного расчета характеристик импульсного газового клапана. Этот клапан играет ключевую роль в конструкции будущих плазменных двигателей для космических аппаратов.
Как отметил Георгий Макарьянц, заведующий кафедрой эксплуатации авиационной техники Самарского университета: “В последние годы все большее количество задач на Земле и в космосе решаются с помощью малых и сверхмалых космических аппаратов, в том числе наноспутников формата `кубсат`. При этом многие из этих задач выполняются более эффективно, если космические аппараты оснащены реактивными двигательными установками”.
Мировое научное сообщество активно работает над созданием двигательных установок для небольших спутников. Среди наиболее многообещающих направлений — импульсные плазменные двигатели, использующие газообразное рабочее тело. Принцип их работы заключается в том, что газ через особый импульсный клапан дозированно подается в разрядный канал. Там под давлением происходит электрический пробой между электродами, газ нагревается до состояния плазмы за счет электрической дуги, а затем ускоряется в сопле, генерируя тягу.
Исследователи подчеркивают, что импульсный газовый клапан является критически важным компонентом такого двигателя, его можно сравнить с “сердцем”, определяющим стабильность и эффективность всей двигательной установки.
По словам Георгия Макарьянца, в ходе исследования были изучены различные аспекты функционирования клапана для обеспечения необходимой тяги и оптимального расхода топлива. Это привело к разработке системы, способной рассчитывать параметры клапана, включая рабочее давление и скорость срабатывания, что значительно упростит процесс проектирования газовых трактов для будущих плазменных двигателей.
Новая расчетная система прошла успешные испытания на газовом клапане, разработанном в Научно-исследовательском институте прикладной механики и электродинамики МАИ, используя азот в качестве рабочего тела. Применение этих алгоритмов позволит создавать более компактные, легкие и экономичные двигатели для малых космических аппаратов, что в свою очередь существенно продлит срок службы наноспутников на орбите.
Исследование проводилось при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках национального проекта “Фундаментальные проблемы разработки аэрокосмических транспортных систем и управления в аэрокосмической технике для обеспечения связанности территории РФ”. Результаты работы были опубликованы в престижном международном издании “International Review of Aerospace Engineering” (“Международный обзор аэрокосмической техники”).
Дмитрий Верхов