13 / 18
С.Л. Финогенов, А.И. Коломенцев
78
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
значении параметра
на уровне 1,5
. Увеличение параметра
однозначно
связано с ростом допустимых угловых ошибок отслеживания системой КП по-
ложения Солнца [3, 18]. В динамическом режиме ориентации при
= 1,5
до-
пустимый угол слежения может составлять до
= 2…2,2
, что вполне осуще-
ствимо современными техническими средствами в предположении отсутствия
дефокусировок системы КП [1, 5].
Для сравнения характеристик неравнотемпературной системы КП с другими
СВИТ можно указать, что в рассматриваемой задаче при использовании системы
КП с двумя ступенями дискретного нагрева [3, 19] оптимальные значения конечной
температуры водорода и параметра точности составляют 2800 K и
= 0,7
соот-
ветственно для обеспечения максимальной массы ПН 2100 кг. В случае простейше-
го равнотемпературного приемника, например полостного типа, при оптимальных
параметрах системы КП
2
H
T
= 2200 K и
= 0,64
максимальная масса ПН состав-
ляет около 1 600 кг [5]. При использовании традиционного химического разгонно-
го блока масса выводимой ПН равна 1 060 кг [8].
Заключение.
Традиционно рассматриваемые СТРкД с системой КП, как
правило, содержат равнотемпературный светоприемник (обычно полостного
типа), характеризующийся большими потерями на обратное собственное излу-
чение, что ограничивает возможности нагрева водорода до высоких температур.
В настоящей работе рассмотрен СТРкД с системой КП повышенной оптико-
энергетической эффективности, в котором организован неоднородный нагрев
газообразного водорода, что снижает тепловые потери на собственное излуче-
ние. Примером является предельно-неравнотемпературный светоприемник ра-
диального типа, в котором текущая температура нагрева соответствует эпюре
распределения лучистого потока в фокальном световом пятне параболоидного
зеркала.
Для приемника с непрерывным нарастанием температуры по радиусу при
отсутствии радиальной теплопередачи показано распределение температуры,
определенное путем численного решения задачи о распределении температуры
по радиусу приемника в дифференциальной форме для различных значений
параметра точности концентратора. При этом используется понятие «условной»
температуры, определяющей максимальные возможности нагрева газа, и кото-
рая, в свою очередь, зависит от конкретных параметров СТРкД применительно
к рассматриваемой полетной задаче. Разработан итерационный алгоритм вы-
числения температуры газа на выходе такого приемника, определяющей удель-
ный импульс двигателя. Показано, что оптимизация характеристик системы КП
и их выбор должны осуществляться применительно к решаемой полетной зада-
че. Представлена блок-схема алгоритма выбора рациональных характеристик
системы КП солнечного двигателя, интегрированного в состав разгонного блока
с учетом баллистических условий и времени межорбитального перехода.
На основании разработанного алгоритма определены регрессионные зави-
симости КПД системы КП предельно-неравнотемпературного типа, уточняю-