Ультракомпактный водный электротермический двигатель малой тяги для малых космических аппаратов до 100 кг
ООО «СИА», резидент новосибирского технопарка, разработали и производят водные электротермические двигательные установки ПАРом для МКА массой до 100 кг.
Есть 2 модификации: Моноблок и Мультиблок. Первый, Моноблок, имеет наиболее компактные габариты и лучше всего подходит для наноспутников до 20 кг. Второй, Мультиблок, имеет больший запас топлива и ориентирован на спутники до 100 кг.
Двигатели серии Мультиблок имеют полноценную лётную квалификацию в количестве трёх изделий. Суммарно на конец 2023 года эти изделия выдали более 300 Нс суммарного импульса. Всего компания «СИА» отгрузила 7 двигательных установок ПАРом Мультиблок. Текущий потенциал производства – 15 изделий в год.
Двигатели ПАРом – это полностью готовые устройства, включающие: теплообменник, электронику и ПО управления, клапана и датчики, бак с топливом (водой). Они обладают большим числом уникальных преимуществ.
Компактность
Самый компактный продукт в форме цилиндра ПАРом Моноблок имеет объём всего 0,4 литра (габариты: 8 см диаметр и 8 см высота) и не занимает «полезного» объёма внутри спутника, так как создан в цилиндрической форме специально для возможности инсталляции внутри пружины диплоера (пускового контейнера), системы запуска с носителя. В мире практически нет решений двигательных установок, которые полностью монтируются вне полезного объёма кубсата.
Высокоэффективность
Теплообменник имеет габаритный размер 25 мм, внутри него генерируется температура свыше 500 гр Цельсия и при этом он имеет превосходную оригинальную систему теплоизоляции. Это позволяет минимизировать тепловой поток на весь корпус двигателя, а затем и на спутник. Например, после 30 минут работы теплообменника температура электронных плат не превышает 70 гр Цельсия. Теплообменник включает в себя и испаритель, что крайне редко для электротермических технологий. В составе теплообменника используется малое профилированное сверхзвуковое сопло, которое позволяет развивать скорость истечения топлива до 5 махов.
Экономичность
В рабочем режиме система потребляет не более 20 Вт и генерирует тягу до 10 мН. Более того, с увеличением доступной мощности можно увеличивать величину тяги минорными изменениями системы: например, при 50 Вт может выдаваться тяга 20 мН, а при 100 Вт – уже 50 мН. Оригинальная конструкция теплообменника позволяет обеспечить тягу вплоть до 100 мН без уменьшения КПД системы.
Экологичность и безопасность
Вода как топливо дает возможность хранить и запускать спутник с таким двигателем с борта обитаемого космического аппарата. При монтаже спутника на носитель не требуется доступ безопасности для работы со сжатыми, горючими или взрывоопасными веществами.
Общие параметры обоих модификаций двигателей ПАРом представлены в таблице:
Параметр | Значение |
Тип двигателя | Электротермический |
Топливо | Дистиллированная вода |
Номинальная тяга | 5–100 мН |
Удельный импульс | 172 с |
Потребляемая мощность | До 20 Вт |
Напряжение питания | 14–33 В (DC) |
Интерфейс подключения | RS422, RS485, TTL UART, CAN |
Модификация двигателя ПАРом Мультиблок 2.0.
«Сердцевина» (или «голова») этого двигателя построена на основе Моноблок версии. Он обладает всеми преимуществами, что и Моноблок, но у него есть 2 внешних отдельных бака, обеспечивающих суммарный импульс до 1200 Нс (у Моноблок это 200 Нс).
Уточняющие параметры каждой модификации - в таблице ниже:
Параметр | ПАРом Моноблок 220 | ПАРом Мультиблок 1200 |
Суммарный импульс | 219 Нс | 1180 Нс |
Масса заправленного двигателя | 580 гр | 1880 гр |
Максимальное давление | 1 атм | 4 атм |
Габариты | ⌀ 80 х 80 мм | 208 х 102 х 92 мм |
Оригинальность технологии | Включает в себя все: бак, электронику, теплообменник, датчики | Теплообменник, сопло, электроника, соединения – как в Моноблок, добавились внешние баки |