В ЦАГИ им. Жуковского прошла серия наземных испытаний по проекту создания прямоточных воздушных электрореактивных двигателей (ПВЭРД) для долговременной поддержки космических аппаратов (КА) на сверхнизких орбитах (до 250 км). Изыскания проводятся в рамках программы ЦАГИ—РАН, партнером ЦАГИ в них выступает МАИ, сообщает пресс-служба института.
Преимуществом перспективного аппарата с ПВЭРД станут его экономичность и длительность пребывания на орбите, ограничена лишь физическим ресурсом двигателя, а не запасом топлива. Предполагается, что роль топлива будет играть разреженный атмосфера из атмосферы, который ионизируется и разгоняется в электромагнитном поле. Вышла плазма направляется из двигателя наружу, сообщая КА ускорение в противоположном направлении. Полет на сверхнизких орбитах КА позволит выполнить те же целевые задачи, что и на популярных ныне низких орбитах высотой около 1000 км, но значительно уменьшить массу КА и соответственно затраты на ее запуск (примерно в 300 раз). Также на порядки можно снизить необходимые мощности передатчиков и приемников спутниковой связи.
На этом этапе ученые ЦАГИ имитировали работу двигателя при различной плотности воздуха в специальной ионосферной аэродинамической трубе. Зажечь плазму можно лишь начиная с определенной плотности атмосферного газа — это означает, что есть высота, выше которой использование ПВЭРД невозможно из-за слишком разреженного атмосферы. Специалисты получили это предельное значение плотности и по нему вычислили диапазон высот, где атмосфера уже достаточно разрежена для уменьшения аэродинамического сопротивления, но еще позволяет запустить двигатель, тяга какого компенсирует сопротивление внешней среды.
По словам специалистов, испытания прошли успешно, результаты подтвердили реализацию процесса ионизации в ранее предусмотренный диапазоне вышин 150-190 км.
«Мы убедились в том, что выбранная схема двигателя позволяет зажечь плазму на ожидаемой высоте. Следующий шаг — определение ресурса двигателя. Ученые ЦАГИ с коллегами из иных организаций представят технические решения, направленные на повышение ресурса, затем последует его расчетное определение, а финальным этапом станет проверка теоретических итогов экспериментами. После завершения всего комплекса наземных испытаний планируется провести летный эксперимент на сверхнизких орбитах в космосе», — известил руководитель программы аэрокосмических исследований ФГУП «ЦАГИ» Александр Филатьев.
Программа ЦАГИ—РАН действует с 2000 года. Ее цель — применение итогов фундаментальных исследований Российской академии наук для решения практических задач авиационно-космической отрасли. ЦАГИ как главного института выполняет связующую роль между РАН и предприятиями индустрии, организуя прикладные исследования по наиболее актуальным проблемам авиастроения. Совместные исследования ученых ЦАГИ и МАИ в области разработки перспективных двигателей стартовали в 2014 году.