Общая методика расчета энергоблока стендового варианта ядерной энергодвигательной установки космического назначения на переходных режимах работы

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов


Авторы

Чернаков В. В. 1, Иксанов Х. С. 2, Мякочин А. С. 3*, Назаренко И. П. 1

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия
3. Кафедра 204 «Авиационно-космическая теплотехника»,

*e-mail: heat204@mai.ru

Аннотация

В статье приведен принцип построения общей методики расчета энергоблока стендового варианта ядерной энергодвигательной установки космического назначения на переходных режимах работы, которая основана на комплексной физико-математической модели энергоустановки. Определен набор независимых переменных и параметров, характеризующих нестационарные режимы энергоустановки. Приведена общая схема физико-математической модели, описан алгоритм расчета параметров замкнутого газотурбинного контура на примере стендового варианта.

Ключевые слова

математическое моделирование, газотурбинный контур, цикл Брайтона, космическая ядерная энергоустановка

Библиографический список

  1. Lee S. Mason. A Power Conversion Concept for the Jupiter Icy Moons Orbiter, First // AIAA/ASME/IEEE International Energy Conversion Engineering Conference, Portsmouth, Virginia, August 17–21, 2003, pp. 6 – 15.

  2. Jansen F., Bauer W., Masson F., Ruault J.M.,Worms J.C., Detsis E., Lassoudiere F., Granjon R., Gaia E., Ferraris S., Tosi M.C., Koroteev A.S., Semenkin A.V., Solodukhin A.E., Tinsley T., Hodgson Z., Guimarães L.N.F. Step-by-step Realization of the International Nuclear Power and Propulsion System (INPPS) mission // Proceedings Of The International Astronautical Congress, IAC, Jerusalem, Israel, 2015, pp. 7716 – 7724.

  3. Oriol S., Masson F., Tinsley T., Stainsby R., Hodgson Z., Detsis E., Worms J.C., Koroteev A.S., Semenkin A.V., Solodukhin A.E., Jansen F., Bauer W., Bauer W., Ferraris S., Tosi M.C., Muszynski M., Lassoudiere F. DEMOCRITOS: development logic for a demonstrator preparing nuclear electric spacecraft // Nuclear and Emerging Technologies for Space (NETS 2016), 2016, pp. 50-60.
  4. Lamartine Guimarães, Guilherme Borges Ribeiro, Jamil Alves do Nascimento, Élvis Falcão de Araújo, Francisco Antônio Braz Filho, Artur Flávio Diasand Valeria S.F.O. Leite. TERRA Project: a Brazilian View for Nuclear Energy Application to Space Exploration, NETS 2017 // Conference Paper, February 2017, https://www.researchgate.net/publication/315658469
  5. Коротеев A.C., Акимов B.H, Попов C.A. Проект создания транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса // Полет. 2011. № 4. С. 93 – 99.
  6. Акимов В.Н., Коротеев А.С. Ядерная энергетика: вчера, сегодня, завтра // Современная наука. 2011. № 2 (7). С. 77 – 85.
  7. Коротеев А.С. Новый этап развития космической энергетики // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. № 4. С. 317 – 322.
  8. Коротеев А.С., Ошев Ю.А., Попов С.А., Каревский А.В., Солодухин А.Е., Захаренков Л.Э., Семёнкин А.В. Ядерная энергодвигательная установка космического аппарата // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2015. № 5. С. 45 – 59.
  9. Кувшинова Е.Ю. Методика определения оптимальной траектории перелета с малой тягой между околоземной и окололунной орбитами // Труды МАИ. 2013. № 68. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=41742
  10. Рыбин В.В. Моделирование САУ ядерной энергетической установкой в СКМ спектральным методом // Труды МАИ. 2012. № 50. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=28987
  11. Волчков Г.В., Выставкин А.Г. Космическая ядерная энергетическая установка с паротурбинным преобразованием энергии // Труды МАИ. 2011. № 45. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=25364
  12. Лёб Х.В., Могулкин А.И., Обухов В.А., Петухов В.Г. Анализ многоразового лунного транспортного корабля, использующего ядерную энергетическую установку // Труды МАИ. 2013. № 70. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=44497
  13. Полоус М.А., Алексеев П.А., Ехлаков И.А. Современные расчетные технологии обоснования характеристик ядерных электродвигательных установок в проектных работах создания термоэмиссионных космических ядерных энергетических установок нового поколения // Труды МАИ. 2013. № 68. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=41822
  14. Константинов М.С., Лёб Х.В., Петухов В.Г., Попов Г.А. Проектно-баллистический анализ пилотируемой марсианской миссии с ядерной электроракетной двигательной установкой // Труды МАИ. 2011. № 42. URL: http://trudy.mai.ru/published.php?ID=24274

  15. Акимов В.Н., Архангельский Н.И., Елисеев И.О., Коротеев А.С., Кувшинова Е.Ю. Использование буксира с ядерной электроракетной двигательной установкой для реализации перспективной лунной программы на базе ракет-носителей «Ангара» // Полет. 2015. № 7. С. 3 – 9.

  16. Barabanov A.A., Pichkhadze K.M., Sysoev V.K., Papchenko B.P., Rebrov S.G., Semenkin A.V., Yanchur S.V. Proposals For The Construction Of Space Systems Based On Small Spacecraft And A Transport And Power Module With A Nuclear Power Plant // Solar System Research, 2016, no 7, pp. 471 – 476.

  17. Андрианов Д.И., Захаренков Л.Э., Каревский А.В., Попов А.В., Попов С.А., Семёнкин А.В., Солодухин А.Е., Терехов Д.Н., Штонда С.Ю. Мощные энергодвигательные установки космического назначения с газотурбинным преобразованием энергии по замкнутому циклу Брайтона и особенности их экспериментальной отработки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2016. № 7(55). C. 9. DOI 10.18698/2308-6033-2016-07-1518

  18. Фаворский О.Н, Фишгойт В.В., Янтовский Е.И. Основы теории космических электрореактивных двигательных установок – М.: Высшая школа, 1978. – 384 с.

  19. Чернаков В.В., Иксанов Х.С. Математическое моделирование космической энергоустановки на основе замкнутого газотурбинного цикла Брайтона на переходных режимах работы // XLI Академические чтения по космонавтике. Сборник тезисов. Москва, 24 – 27 января 2017, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 565 с.

  20. Иксанов Х.С., Цветкова А.И., Чернаков В.В. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ «Программа нестационарного расчета параметров в теплообменных аппаратах пластинчатого типа», № 2015661504, 29.10.2015.

  21. Чернаков В.В., Иксанов Х.С. Математическая модель нестационарного теплообмена в пластинчатом теплообменном аппарате противоточной схемы движения теплоносителей // Тепловые процессы в технике. 2017. Т. 9, № 3. С. 98 – 105.

  22. Цой М.М., Катунин Н.В. Расчет переходных режимов в тепловом имитаторе реакторной установки экспериментальной установки турбомашинного преобразования тепловой энергии в электрическую // VIII Международная конференция по математическому моделированию. Тезисы докладов. Якутск, 2017, 220 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2021

Вход