2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 10:48 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
EUgeneUS в сообщении #1321961 писал(а):
Так не делают, потому что при той же мощности тяга будет мизерной,
При замене ксенона на более легкий благородный газ речь идет об уменьшении тяги всего лишь в несколько раз.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 11:06 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Red_Herring

Да. Но если учесть, что у ЭРД тяга порядка десятка мН на спутник массой 500 (пустой) - 5000 (заправленный) килограмм, то получается ускорение порядка $10^{-6}... 10^{-7} g$.
Не знаю, какие нужны ускорения, чтобы удержать спутник в точке стояния на ГСО, но, думаю, что если снизить тягу в несколько раз, то миссия GOCE была бы просто невозможна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 13:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
500 кг туда не запускают (по крайней мере коммуникационных), там тяжеловесы, 5--9 т. Но они их не "удерживают", а корректируют орбиты

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 13:37 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
500 кг - это оценка снизу с большим запасом, что приводит к занижению минимальной тяги.

Red_Herring в сообщении #1321990 писал(а):
Но они их не "удерживают", а корректируют орбиты

Это спор о словах, связанный с выбором СО :D

Кстати, вот отсюда можно оценить минимальную тягу:

Цитата:
Спутник, обращающийся на геостационарной орбите, находится под воздействием ряда сил (возмущений), изменяющих параметры этой орбиты. В частности, к таким возмущениям относятся гравитационные лунно-солнечные возмущения, влияние неоднородности гравитационного поля Земли, эллиптичность экватора и т. д. Деградация орбиты выражается в двух основных явлениях:

1) Спутник смещается вдоль орбиты от своей первоначальной орбитальной позиции в сторону одной из четырёх точек стабильного равновесия, т. н. «потенциальных ям геостационарной орбиты» (их долготы 75,3°E, 104,7°W, 165,3°E, и 14,7°W) над экватором Земли;

2) Наклонение орбиты к экватору увеличивается (от первоначального 0) со скоростью порядка 0,85 градусов в год и достигает максимального значения 15 градусов за 26,5 лет.

Для компенсации этих возмущений и удержания спутника в назначенной точке стояния спутник оснащается двигательной установкой (химической или электроракетной). Периодическими включениями двигателей малой тяги (коррекция «север — юг» для компенсации роста наклонения орбиты и «запад — восток» для компенсации дрейфа вдоль орбиты) спутник удерживается в назначенной точке стояния. Такие включения производятся по нескольку раз в 10 — 15 суток. Существенно, что для коррекции «север — юг» требуется значительно большее приращение характеристической скорости (около 45 — 50 м/с в год), чем для долготной коррекции (около 2 м/с в год).


45 — 50 м/с в год - это среднее ускорение $1.6 \cdot 10^{-7} g$. Если меньше, то спутник в точке стояния удержать не получится.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 13:41 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
А какая тяга у ионных двигателей?

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 14:09 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
единицы-десятки мН.

У GOCE - 20 мН
Тут некоторый список
83 мН у СПД-100В - довольно типичное значение, для реально использующихся.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение23.06.2018, 15:19 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
EUgeneUS в сообщении #1321998 писал(а):
83 мН у СПД-100В - довольно типичное значение, для реально использующихся.
Есть и более мощные, в т.ч. для поднятия, а не только корректировки.
Но если взять этот, то для спутника массой 10т при непрерывной работе в течение года приращение скорости будет 250м/с, т.е. небольшой запас есть.

В принципе, возможны и гораздо более мощные, но там пока все на бумаге:
https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_thruster

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение24.06.2018, 08:51 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Red_Herring в сообщении #1322009 писал(а):
Но если взять этот, то для спутника массой 10т при непрерывной работе в течение года приращение скорости будет 250м/с, т.е. небольшой запас есть.

Какой-то запас есть. Не даром этот двигатель продвигают как КДУ для спутников на ГСО.
Но какой именно запас - непонятно, мы оценили минимально необходимое среднее ускорение. А какое минимально необходимое в пике - нет.

Кстати, спутники на ГСО с "полностью электрической" КДУ появились относительно недавно, самый ранний, который нашел - 2015 год.

В общем, использование тяжелых ионов в ЭРД - это некое "читерство". Которое обусловлено лимитирующими факторами: ограничением на электрическую мощность, которую можно отобрать у полезной нагрузки и отдать ЭРД, и тягой, которую должен развивать двигатель.
Да, использование тяжелых ионов приводит к необходимости большего количества РТ, чем использование легких, но по сравнению с химическими двигателями уже даёт хороший выигрыш.

Кроме того, расход РТ сам по себе фактор нейтральный, ни о чём. Он важен только в комплексе с другими факторами. Например,
1. Пока лимитирующим фактором для времени жизни на ГСО была скорость деградации электроники, всех устраивало, что более 50% массы спутника была масса РТ для КДУ.
2. А как только количество РТ для КДУ само по себе стало лимитирующим фактором для времени жизни (как это сейчас), так сразу начали снижать расход.
3. Но и сейчас снижать расход РТ "до нуля" смысла нет. А значит нет особого смысла использовать двигатели со всё большим удельным импульсом. Где-то есть оптимум.

-- 24.06.2018, 08:52 --

UPD: оптимум - не асоблютный, а для данного уровня развития техники.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРДобычно раке
Сообщение24.06.2018, 12:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
EUgeneUS в сообщении #1322197 писал(а):
А какое минимально необходимое в пике - нет.
Согласен. Т.б. что обычно ракеты выводят коммерческие спутники на GTO, а на GSO спутники добираются сами (хотя SX для ВВС демонстрировали возможность direct insertion). Более того, были случаи, когда они добирались сами с LEO.
EUgeneUS в сообщении #1322197 писал(а):
оптимум - не асоблютный, а для данного уровня развития техники.
Безусловно. По моим подсчетам, вывод 1кг на GTO стоит $6,000--8,000. Если SX сумеет резко уменьшить эту цифру....С другой стороны, если не произойдет многократного увеличения мощности таких двигателей, то их использовать для значительного сокращения времени межпланетных путешествий не удастся.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение24.06.2018, 14:33 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Red_Herring в сообщении #1322241 писал(а):
С другой стороны, если не произойдет многократного увеличения мощности таких двигателей, то их использовать для значительного сокращения времени межпланетных путешествий не удастся.

Для этого должно произойти многократное увеличение энерговооруженности КА. А значит ядерный реактор.

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение25.06.2018, 04:00 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


31/01/14
11017
Hogtown
Наткнулся: лабораторный движок--5N
https://www.space.com/38444-mars-thruster-design-breaks-records.html
Впрочем, для полетов на Марс все равно очень мало

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение25.06.2018, 09:32 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Максимальную тягу (5.4 Н), надо понимать, он при максимальной мощности развивает, а это 102 кВт. Интересно, где брать собираются?

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение25.06.2018, 13:34 


23/08/10
205
Red_Herring в сообщении #1322009 писал(а):
В принципе, возможны и гораздо более мощные, но там пока все на бумаге:

Ведь можно несколько двигателей, поставить. Как я понимаю, всё ровно вес РТ будет в разы больше, а увеличение мощности связано больше с экономическими причинами, а не техническими?

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение27.06.2018, 21:54 


24/01/09
1090
Украина, Днепропетровск
EUgeneUS в сообщении #1321961 писал(а):
Ставим десяток-другой таких лазеров и получаем фотонную КДУ, такой же мощности, как и реальные ЭРД. РТ вообще расходоваться не будет.
Так не делают, потому что при той же мощности тяга будет мизерной

... собственно меньшей, чем давление света на солнечные батареи :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Рабочее тело ЭРД
Сообщение27.06.2018, 22:17 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Theoristos
Ага. Сообразил чуть позже, чем отправил этот пост. Не стал тогда добавлять. :D

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 32 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group