Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва
Ученые из Самарского университета имени Королева и Московского авиационного института достигли значительного прорыва, разработав инновационную систему для точного расчета характеристик импульсного газового клапана. Этот компонент является одним из важнейших элементов перспективных космических плазменных двигателей.
Как отметил Георгий Макарьянц, заведующий кафедрой эксплуатации авиационной техники Самарского университета, в последние годы наблюдается стремительный рост использования малых и сверхмалых космических аппаратов, включая наноспутники формата «кубсат», для выполнения разнообразных задач на Земле и в космосе. По его словам, оснащение таких аппаратов высокоэффективными реактивными двигательными установками существенно повышает их функциональность и возможности.
По всему миру активно ведутся исследования и разработки новых двигательных установок для спутников малого и сверхмалого класса. В числе наиболее перспективных направлений — импульсные плазменные двигатели, использующие газообразное рабочее тело. Принцип их действия основывается на подаче газа через специализированный импульсный клапан в разрядный канал. Там, при достижении необходимого давления, происходит электрический пробой, газ нагревается и ионизируется, превращаясь в плазму, которая затем ускоряется в сопле, создавая необходимую тягу для движения аппарата.
Ученые подчеркивают, что импульсный газовый клапан можно по праву назвать «сердцем» такого плазменного двигателя, поскольку именно от него зависит стабильность, надежность и эффективность работы всей двигательной установки.
Макарьянц пояснил, что в рамках их комплексного исследования были подробно изучены различные аспекты функционирования данного клапана. Это позволило создать систему, способную рассчитывать его параметры как по рабочему давлению, так и по быстродействию. Такая разработка предоставит конструкторам ценный инструмент для проектирования газовых трактов для будущих плазменных двигателей.
Разработанная система расчетов успешно прошла экспериментальную проверку на газовом клапане, созданном в Научно-исследовательском институте прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института. В ходе испытаний в качестве рабочего тела использовался азот. Предполагается, что применение этих алгоритмов значительно упростит создание более экономичных и легких космических двигателей для малых космических аппаратов, что в свою очередь существенно продлит срок их активной службы на орбите.
Данное экспериментальное исследование было проведено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках всероссийского проекта «Фундаментальные проблемы разработки аэрокосмических транспортных систем и управления в аэрокосмической технике для обеспечения связанности территории РФ». Результаты этой важной работы были опубликованы в авторитетном международном журнале International Review of Aerospace Engineering («Международный обзор аэрокосмической техники»).
