Газовые двигатели

Рассмотрим газовый двигатель коррекции для наноспутников разработки ОКБ «Факел». 

Данная двигательная установка коррекции выполнена в виде моноблока. За счёт применения в качестве рабочего тела сжатого азота с давлением 35,3-39,2 МПа и композитных баллонов для его хранения установка имеет малые габариты (1,5U).

В состав газовой двигательной установки входят:

• газовый двигатель — исполнительный орган создания импульсов тяги двигательной установки, доступны импульсный и непрерывный режимы работы;
• 3 баллона для хранения рабочего газа;
• пусковой клапан — гарантирует хранение рабочего газа в баллонах до начала функционирования двигательной установки;
• ресивер — обеспечивает требуемое давление рабочего газа на входе в газовый двигатель;
• управляющий клапан высокого давления - поддерживает давление в ресивере в установленном рабочем диапазоне;
• ограничитель расхода — работает вместе с клапаном управляющим при высоких давлениях от 11,8 до 39,2 МПа;
• 2 заправочных устройства: одно — заправочное (для заправки баллона рабочим телом), второе — проверочное (контролирует герметичность элементов двигательной установки при подаче технологических газов);
• датчик (преобразователь) контроля давления рабочего тела в баллоне;
• функциональный датчик (преобразователь) контроля давления рабочего тела в ресивере для обеспечения управления включением-отключением клапана управляющего;
• трубопроводы, каркас и элементы крепления, электрические жгуты.

Конструктивно газовая двигательная установка имеет две каркасные плиты с элементами крепления к раме наноспутника. В данные плиты устанавливаются три баллона и ресивер, обеспечивая прочность конструкции двигательной установки.

Характеристики двигателя:

В зависимости от того, на какое время включается двигатель (открывается клапан), различают импульсный и непрерывный режимы работы двигательной установки. Как правило, при импульсном режиме включение двигателя осуществляется на время от 0,1 до 4 с, а при непрерывном — на время свыше 4 с.

Характеристики эффективности газового двигателя определяются скважностью¹ его включений и температурами камеры и сопла. В импульсных режимах работы удельный импульс будет тем ближе к максимальному (номинальному), чем больше скважность включения и чем меньше единичный импульс тяги.

Энергопотребление двигательной установки

Во время работы двигательная установка потребляет не более 10 Вт.

По результатам разработки геометрические размеры двигательной установки — не более 148 х 96 х 94 мм, масса — не более 2 кг.

В предлагаемой компоновочной схеме газовой двигательной установки коррекции объём баллонов суммарно составляет 250 см³ (0,25 л), масса заряжаемого в баллоны азота давлением 39,2 МПа (400 кгс/см²) — 0,09 кг. Таким образом, суммарный импульс тяги газовой двигательной установки составит не менее 65 Н*с. При массе космического аппарата или наноспутника 5 кг изменение характеристической скорости составит 12,5 м/с.

¹Скважность — отношение периода повторения импульсов к продолжительности самого импульса; отношение тяги единичного импульса к номинальному значению тяги.