В МГУ разработали воздухозаборник для спутников на сверхнизких орбитах
- МГУ получил патент на воздухозаборник для аппаратов с электрореактивным двигателем на орбитах до 300 км.
- Устройство сочетает пассивную решётку и два встречновращающихся компрессорных колеса с регулируемой скоростью.
- Моделирование для орбиты 140 км показало компрессионное отношение выше 400 при захвате 36%; у пассивного устройства оно было ниже 120 при захвате 35%.
Почему это важно: На высотах до 300 км атмосферное сопротивление нужно компенсировать, но плотности газа недостаточно для стабильной работы двигателя.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова получил патент на воздухозаборное устройство для космических аппаратов с электрореактивным двигателем. Устройство рассчитано на аппараты на орбитах Земли до 300 км.
На таких высотах атмосфера разрежена, но всё же создаёт сопротивление, которое нужно компенсировать. Двигатель может брать рабочее тело прямо из забортной атмосферы, однако плотность газа там в сотни раз ниже нужной для стабильной работы. Главная задача — добиться высокого сжатия при сохранении большого расхода. Пассивные решётки дают недостаточные характеристики, криогенный вариант не умеет работать непрерывно, а турбомолекулярный насос раскручивает аппарат и требует недостижимого расхода.
Изображение: Grok
В новой конструкции коллектор между входом и выпуском делится на пассивную и активную части. Пассивная — решётка с прямыми каналами вдоль потока. Активная — канал со статором и парой компрессорных колёс на электродвигателях, которые вращаются в противоположных направлениях с регулируемой скоростью.
Колёса работают как насос: перед активной частью понижают плотность и снижают обратный поток, после — повышают плотность и компрессионное отношение. Встречное вращение удваивает относительную скорость лопаточных рядов и снижает вероятность обратного пролёта молекул. Регулируя скорости, можно управлять крутящим моментом, действующим на аппарат, вплоть до его минимизации.
Наземный эксперимент здесь невозможен, поэтому параметры подбирали трёхмерным молекулярно-динамическим моделированием. Для орбиты 140 км и скорости 7820 м/с расчёт дал компрессионное отношение выше 400 при эффективности захвата 36%. У пассивного устройства с теми же параметрами при эффективности 35% компрессионное отношение оказывалось ниже 120.
