Выбор параметров транспортной операции малого разгонного блока

Аннотация

В рамках решения проблемы несоразмерности малых полезных нагрузок и существующих средств выведения рассмотрена одна из задач проектирования малого разгонного блока, предназначенного для оказания периферийных пусковых услуг в ходе кластерного запуска спутников. Выбраны рациональные параметры транспортной операции малого разгонного блока, оснащенного двигателями с малым допустимым временем непрерывной работы и большим ресурсом по числу включений. Исследовано компланарное движение маневрирующего малого разгонного блока в центральном гравитационном поле под действием кратковременных импульсов ракетного двигателя малой тяги. Проанализированы как традиционные сценарии транспортной операции, предполагающие использование квазигомановских орбит, так и новые сценарии, позволяющие ускорить транспортную операцию за счет применения орбит нового типа. Оценка эффективности транспортной операции выполнена для заданной высоты подъема круговой орбиты по запасу характеристической скорости, массе топлива и времени перелета. Отмечено, что наилучшие параметры транспортной операции соответствуют спиральным траекториям, позволяющим совершить компланарный перелет с начальной круговой орбиты высотой 500 км на целевую круговую орбиту высотой 1500 км менее чем за 6 ч при перерасходе топлива не более 3,5 %. При малых высотах целевой орбиты более эффективными оказываются транспортные операции, использующие спиральные квазигомановские траектории

Работа выполнена в рамках реализации программы развития ПИШ МГТУ им. Н.Э. Баумана "Системная инженерия ракетно-космической техники"

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Щеглов Г.А., Суслов Н.И., Казаку И.А. Выбор параметров транспортной операции малого разгонного блока. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 4 (147), c. 16--33. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-4-16-33

Литература

[1] Лопота В.А., Ермаков П.Н., Фролов И.В. Перспективы развития автоматических космических систем и космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2011, № 1 (82), с. 5--16.

[2] Балухто А.Н., Твердохлебова Е.М. Современный подход к исследованию эффективности космических систем дистанционного зондирования Земли. Космонавтика и ракетостроение, 2022, № 3, с. 122--136.

[3] Williams C., Doncaster B., Shulman J. Nano/microsatellite market forecast. Atlanta, SpaceWorks Commerical, 2018.

[4] New satellite market forecast anticipates 1.700 satellites to be launched on average per year by 2030 as new entrants and incumbents increase their investment in space. euroconsult-ec.com: веб-сайт. URL: https://www.euroconsult-ec.com/press-release/new-satellite-market-forecast-anticipates-1700-satellites-to-be-launched-on-average-per-year-by-2030-as-new-entrants-and-incumbents-increase-their-investment-in-space (дата обращения: 15.09.2023).

[5] Герасимов Ю.В., Каретников Г.К., Селиванов А.Б. и др. Оценка относительной конечной массы наноспутника, доставляемой в околоземное пространство с помощью импульсных стартового и корректирующего устройств. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Cер. Машиностроение, 2013, № 3 (92), с. 69--76.

[6] Бечаснов П.М., Ильин А.М. Возможные принципы построения малобюджетной ракеты-носителя сверхлегкого класса. Инженерный журнал: наука и инновации, 2023, № 5. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2023-5-2271

[7] Рыжикова Т.Н., Старожук Е.А., Шаповалов А.В. и др. Анализ эффективности периферийных пусковых услуг выведения полезных нагрузок малым разгонным блоком "БОТ". Экономика космоса, 2022, № 1, с. 46--56.

[8] SHERPA rideshare mission. directory.eoportal.org: веб-сайт. URL: https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/sherpa (дата обращения: 15.09.2023).

[9] D-Orbit S.p.A., a market leader in space logistics, to combine with Breeze Holdings Acquisition Corp. and become a publicly listed company. prnewswire.com: веб-сайт. URL: https://www.prnewswire.com/news-releases/d-orbit-spa-a-market-leader-in-space-logistics-to-combine-with-breeze-holdings-acquisition-corp-and-become-a-publicly-listed-company-301469586.html (дата обращения: 15.09.2023).

[10] Momentus. ecoruspace.me: веб-сайт. URL: https://ecoruspace.me/Momentus.html (дата обращения: 15.09.2023).

[11] Epic Aerospace. epic-aerospace.com: веб-сайт. URL: https://epic-aerospace.com/spacecraft.html (дата обращения: 19.02.2023).

[12] Exotrail. exotrail.com: веб-сайт. URL: https:// www.exotrail.com (дата обращения: 15.09.2023).

[13] SAB launchservices. sablaunchservices.com: веб-сайт. URL: https://www.sablaunchservices.com (дата обращения: 15.09.2023).

[14] Шаповалов А.В., Щеглов Г.А. Синтез рациональной компоновки малого разгонного блока на газообразных компонентах топлива. Вестник МАИ, 2023, т. 30, № 2, с. 70--77.

[15] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Математическая модель и расчетные исследования теплового состояния стенки камеры сгорания РДМТ на газообразном топливе кислород--метан в импульсном режиме работы. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 7, с. 11--20. DOI: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2013-7-11-20

[16] Ворожеева О.А., Ягодников Д.А. Численное исследование влияния режимных параметров на тепловое состояние конструкции ракетного двигателя малой тяги на топливе кислород--метан при работе в импульсном режиме. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 1. DOI: https://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-1-1570

[17] Щеглов Г.А., Шаповалов А.В. Выбор двигательной установки перспективного малого разгонного блока. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, № 8. DOI: https://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2022-8-2200

[18] Космодемьянский А.А. Динамика космического полета. М., URSS, 2020.

[19] Суханов А.А. Астродинамика. М., ИКИ РАН, 2010.

[20] Баранов А.А. Маневрирование космических аппаратов в окрестности круговой орбиты. М., Спутник+, 2016.