На МАКС-2015 представлен новый российский пилотируемый космический аппарат

Ранее идея капельной системы охлаждения считалась нерабочей, главным образом из-за воздействия солнечного излучения на охлаждающую жидкость в открытом космическом пространстве, поясняется в материалах вуза. Однако математическая модель, разработанная в МФТИ, впервые продемонстрировала, что воздействие этих факторов нейтрализуемо, а значит, капельная система охлаждения все-таки может существовать и использоваться для космических полетов на дальние расстояния.

Космические полеты на дальние расстояния требуют мощных двигателей, которые работают на ядерных энергоустановках. Такие установки сильно нагреваются, и им требуется эффективная система охлаждения - причем тепло от них нужно отводить во внешнее космическое пространство, то есть делать это можно только в виде излучения. Традиционный способ решения этой задачи - выносимые во внешнюю часть корабля панельные радиаторы, по трубам которых циркулирует жидкость-теплоноситель, излучая лишнее тепло в космос. Но такие радиаторы как правило имеют большой вес и габариты, кроме того они никак не защищены от попадания метеоритов.

Ученые предложили новое решение: капельный холодильник-излучатель. Это установка, похожая на душ, в которой жидкость не циркулирует в трубах, а распыляется в виде капель прямо в открытое космическое пространство, там отдает тепло, затем улавливается и проходит цикл заново. Таким способом жидкость охлаждается гораздо быстрее (из-за большей площади поверхности капель), конструкция становится существенно легче, плюс повышается ее живучесть - метеорит, пролетевший через жидкость, никак не повредит системе охлаждения.

Однако здесь появляется следующая проблема: капли жидкости-теплоносителя под действием солнечного излучения, частиц ионосферы и других эффектов заряжаются и начинают разлетаться в разные стороны, не попадая в приемник. Именно из-за этой проблемы капельная система охлаждения до сих пор не считалась применимой в космической технике, и именно этой проблеме ученые МФТИ сумели найти решение.

"Мы создали программный комплекс для расчета системы охлаждения космических энергоустановок повышенной мощности, - говорит Наталья Завьялова, заведующая лабораторией Моделирования механических систем и процессов Факультета аэрофизики и космических исследований МФТИ. - По сути, мы сделали численное описание открытой части этой системы, то есть той части, где жидкость перемещается в открытом космическом пространстве. Важно было правильно оценить эффект разлета и придумать, как его скомпенсировать. Для этого коллектив нашей лаборатории создал специальный комплекс программ, который позволяет моделировать реальные условия полета в космическом пространстве".

Разработка не ограничилась математическим моделированием - в лаборатории МФТИ была сконструирована специальная установка, позволяющая создать условия, приближенные к реальному космическому полету. На ней был проведен цикл отработки и испытаний, и результаты показали: предложенное решение работает. Следующим шагом станет эксперимент в космосе.

Решение предложено в рамках грандиозного проекта - начатой в 2010 году президентской программы по созданию ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Цель проекта - повышение энерговооруженности космических аппаратов на орбите. Установка должна в десятки раз превзойти предшественников по мощности и экономической эффективности и решить ряд задач - например, сделать возможными дальние космические перелеты и удешевить стоимость доставки спутников на нужные орбиты.

Для реализации этого проекта были объединены НИИ и предприятия Росатома, Роскосмоса, университеты министерства образования и науки РФ. Перед учеными МФТИ была поставлена задача моделирования перспективной системы охлаждения для такой установки.

Разработка "Моделирование капельной системы охлаждения космической энергодвигательной установки мегаваттного класса для ТЭМ" была представлена на выставке "Вузовская наука и авиационно-техническое творчество молодежи", проходящей в рамках МАКС-2015 в Жуковском.

и-Маш. Ресурс Машиностроения.
http://www.i-mash.ru/news/nov_otrasl/70888-rossijjskie-fiziki-reshili-zadachu-po
-kapelnomu.html

ЖУКОВСКИЙ (Московская область), 29 авг — РИА Новости, Александр Ковалев. Не имеющий аналогов в мире ракетный двигатель нового поколения, работающий по принципу импульсно-детонационного горения для ракет-носителей любого класса, планируется испытать в РФ в начале 2016 года, сообщил РИА Новости президент РКК "Энергия" Владимир Солнцев.

"Я инициировал от РКК "Энергия", как от управляющей компании НПО "Энергомаш", создание новейшего ракетного двигателя импульсно-детонационного горения, работающего по принципу, рассчитанному российским академиком Зельдовичем. Огневые испытания этого двигателя с рабочей температурой порядка 6 тысяч градусов в камерах горения и пока даже не имеющего названия мы планируем начать в начале 2016 года", — сообщил Солнцев.

По его словам, после прохождения всех необходимых стадий испытаний и подтверждения расчетных математических характеристик новый двигатель сможет использоваться на ракетах легкого, среднего и тяжелого классов. "Сейчас мы работаем над прототипом. Академик Зельдович доказал принципиальную возможность создания такого двигателя математически, а мы создадим его в металле и проверим. Если удастся, это будет начало нового этапа в развитии мирового космического двигателестроения", — отметил глава РКК "Энергия".

В 1940 году советский ученый Яков Зельдович выдвинул идею о возможности энергетического использования детонационного горения — горения топливной смеси в режиме самовоспламенения за сильной ударной волной. По его оценкам, термодинамический коэффициент полезного действия (КПД) цикла с детонационным горением топлива может существенно превышать КПД цикла с горением при постоянном давлении, широко используемого в современных ракетных, прямоточных и газотурбинных двигателях.

Позже теоретические выводы и оценки Зельдовича были подтверждены термодинамическими и многомерными газодинамическими расчетами. Несмотря на то, что теоретические выводы об энергоэффективности цикла Зельдовича не подвергаются сомнению, прямых экспериментальных доказательств этих выводов до сих пор не было.

РИА Новости http://ria.ru/science/20150829/1215205386.html#ixzz3kEI2wPgE