Система терморегулирования с криогенным пароохлаждаемым экраном в двигательных установках разгонных блоков


Авторы

Зайцев Н. Д.*, Ненарокомов А. В.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: ni_zaitsev@mail.ru
**e-mail: aleksey.nenarokomov@mai.ru

Аннотация

В статье рассматриваются вопросы, связанные с пассивной системой терморегулирования с помощью встроенного в теплоизоляцию экрана, охлаждаемого за счет теплообмена с газообразным или парообразным криогенным компонентом. Основное внимание уделяется математической модели теплового баланса, условиям оптимизации проектных параметров системы при проектировочном расчете упрощенной модели системы терморегулирования, а также проведении численного эксперимента в программном комплексе. Результаты численного моделирования качественно согласуются с расчетом. Получено, что расчетная модель не учитывает взаимодействие внешней теплоизоляции с магистралью подачи криогенного компонента, а также локальное повышение температуры внешней теплоизоляции. Исследование может служить вспомогательным инструментом для проектной оценки систем обеспечения теплового режима для изделий, в частности изделий ракетно-космической техники, в состав которых входят криогенные элементы, функционирование которых требует уменьшения тепловых потерь без использования холодильных установок.

Ключевые слова:

космический аппарат, тепловой режим, криогенные компоненты, теплоизоляция, длительное хранение, жидкий водород

Библиографический список

  1. Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес» // Космическая техника и технологии. 2013. №3. С. 25–45.
  2. Polzin K.A., Houts M.G. Space nuclear propulsion for deep space science missions // NASA – George C. Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama.
  3. LeBar J.F., Cady E.C. The Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES) – A Low-Cost, Low-Risk Approach to Space Exploration Launch // Boeing Phantom Works, Huntington Beach CA 92647.
  4. Brown T.M., Fazah M., Allison M. et al. NASA Marshall space flight center in-space cryogenic propulsion capabilities and applications to human exploration // NASA Marshall Space Flight Center, Propulsion Department Huntsville, AL.
  5. Commercial Lunar Payload Services. Intuitive Machines IM-1 Press KIT. NP-2023-12-016-JSC
  6. Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Туманин Е.Н. Длительное хранение жидкого кислорода в баке объединенной двигательной установки орбитального корабля «Буран» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 46–56.
  7. Zheng J., Chen L., Wang J. Thermodynamic modelling and optimization of self-evaporation vapor cooled shield for liquid hydrogen storage tank // Energy Conversion and Management. 2019. Vol. 184. pp. 74–82.
  8. Матвеев Н.К. Экранно-вакуумная теплоизоляция и определение ее характеристик: учебное пособие. СПб.: Балт. Тех. Ун-т. 2012. 40 с.
  9. Конвективный теплообмен. Методики инженерного расчета коэффициента конвективной теплоотдачи. Саратов: СГУ имени Н.Г. Чернышевского, 2015.
  10. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. (ред.). Физические Величины, Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
  11. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025