Курсовая работа: Проектирование плазменно-ионного двигателя

УКП – условия космического пространства;

ЭРД – электроракетный движитель;

ЭРДУ - электроракетная двигательная установка.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие космических систем различного назначения позволяет в настоящее время ставить и решать многие научно-технические, оборонные и народнохозяйственные задачи непосредственно в космосе

В настоящие время главное внимание уделяется разработкам ЭРДУ для выполнения следующих задач:

· стабилизация спутников: компенсация внешних возмущающих сил, вызываемых микрометеоритами, градиентами гравитационных полей и давлением солнечной радиации, компенсация внутренних возмущений, вызываемых движущимися элементами спутника, в том числе различными маховичными системами;

· орбитальные: коррекция ошибок в запуске, компенсация гравитационных сил, вызванных несферичностью Земли, и давления солнечной радиации.

· в интересах народного хозяйства: использование околоземного пространства для практических задач совершенствования связи, метеорологии, навигации, геодезии, разведки полезных ископаемых, мобилизации дополнительных сельскохозяйственных ресурсов.

Электрореактивные двигатели (ЭРД) открыли новое направление в космическом двигателестроении. ЭРД отличаются от существующих космических двигателей, работающих на химических топливах, более высокой экономичностью, но одновременно значительно меньшей тяговооружённостью, возможностью получения малых единичных импульсов, большим числом включений. Вместе с тем разделение источников энергии и рабочего вещества в ЭРД и использование электромагнитного поля для ускорения рабочего вещества позволяет значительно (на один-два порядка) увеличить удельный импульс, а соответственно и экономичность ЭРД по сравнению с химическими реактивными двигателями. Это предопределяет области применимости ЭРДУ для космических летательных аппаратов с большими временами активного функционирования (5-10 лет).

Задание

Спроектировать электрореактивную двигательную установку на базе плазменно-ионного движителя для ориентации орбиты искусственного спутника Земли.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Таблица 1

1. Орбита — круговая =525 км
2. Время существования КА =6 лет
3. Характерный диаметр КА =3 м
4. КПД ЭРД, движителя

1 Расчет тяги ЭРД и определение его электрической мощности

Определим скорость КА на заданной орбите по формуле:

(км/с);

где k – гравитационный параметр Земли;

R - средний радиус Земли 6371 км;

h - высота орбиты 400 км.

Движение космического аппарата зависит от возмущающих сил, которые постепенно изменяют элементы орбиты. В первую очередь на орбиту влияют несферичность орбиты Земли и неравномерность распределения масс на ее поверхности и в недрах. Возмущения орбиты возникают также из-за сопротивления земной атмосферы, притяжения других небесных тел, давление солнечного света. Главные возмущения спутниковых орбит вызваны несферичностью Земли и сопротивлением атмосферы.

Включение бортовой двигательной установки на базе ЭРД позволяет компенсировать эти возмущения. При определении тяги ЭРД можно предположить, что для поддержания КА на заданной круговой орбите ЭРД должен компенсировать потерю скорости аппарата, вызванную только сопротивлением, оказываемым атмосферой на заданной орбите:

(1.1)

Sэфф — площадь поперечного сечения аппарата;

Сx =1..2 — коэффициент аэродинамического сопротивления;

ρb =1,57·10-1 1 плотность атмосферы на орбите h=400км.

Для начального расчета эффективную площадь можно определить из следующего выражения:

(1.2)

Для выполнения своей задачи ЭРД включается периодически и время его работы составляет 10% от времени функционирования КА на орбите. Тяга ЭРД должна быть увеличена во столько раз, сколько уменьшено время работы двигателя.

РЭРД =

Удельный импульс определим из выражения:

(1.3)

К-во Просмотров: 319
Бесплатно скачать Курсовая работа: Проектирование плазменно-ионного двигателя