Выбор наиболее эффективных двигателей

Наиболее эффективными двигателями будут являться те, расход топлива которых будет наименьший.

Для космических полетов используется два основных вида двигателей:

1) жидкостный ракетный двигатель (ЖРД)(рис);

2)электрический реактивный двигатель(рис).

Рассмотрим ЖРД:

Жидкостный реактивный двигатель — химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно-, двух- и трёхкомпонентные ЖРД. Рассмотрим его параметры при использовании его для доставки КА транспортным модулем с ГСО на орбиту отработанных спутников.

Для расчета массы топлива мы используем формулы.

На рисунке (рис. Орбита) изображена схема полета спутника из точки “п”(ГСО) в точку “а”(орбита отработанных спутников).

Для нахождения суммарного изменения скорости нам понадобится сложить все изменения скорости:

V= V_п+ V_а

1) V_п= V_элп - V_кр1

V_элп=

L= (R+r)/2

V_кр1=

2) V_а= V_кр2- V_эла

V_кр2=

V_эла=

1)L= ( + )/2=42314698

V_элп= =3079, 08455

V_кр1= = 3068

V_п= 3079, 08455 - 3068 = 11 м/с

2) V_кр2= = 3062, 771 м/с

V_эла= = 3057 м/с

V_а= 3062, 771 – 3057= 5 м/с

V=

Найдем массу топлива затраченное ЖРД на всем пути:

D= e -1

g₀=G*M_з/R²

B= K_су+ n₀* g₀* K_ду

K=D/(1-B-D*(K_то + B)

m_т = M_пг * K

D= e -1=0, 00501

g₀= / ² = 0, 22

B= 0, 01+ 1* 0, 22* 0, 01=0, 02

K=0, 00501/(1-0, 02 -0, 00501*(0, 05 + 0, 02) =0, 00511

m_т= 5000 * 0, 00511= 25, 3 кг

Для полета по данной траектории для ЖРД потребуется 25, 3 кг топлива.

Теперь рассчитаем количество топлива, которое понадобится ЭРД для прохождения этой орбиты. Для данного расчета используем формулы:

Реактивная сила: (1);

Секундный расход топлива: (2);

Ускорение силы тяжести на орбите старта: (3);

Для определения радиальной скорости: t (3);

Для угловой скорости: (4);

Для нового положения радиуса: = + * t (5);

Для угла поворота: (6);

Для текущего времени: (7);

Для нового значения массы КА: (8);

Для израсходованной массы топлива: (9).

V_{r, 0} = 0, , , , расчет идет до тех пор, пока не станет больше или равной нужной нам орбите.

Расчет мы можем сделать с помощью программы, где мы задаем условия:

1) начальный радиус –

2) конечный радиус – метра

3) начальная масса (примерная масса транспортного модуля и груза) – 1000+5000=6000 кг

4) Временной шаг (секунды) – 1000 сек

5) Угол (в градусах) – 45 градусов

6) параметр W (м/с) - 15000 м/с

7)параметр n – 0, 001

Получаем массу израсходованного топлива 4.39 кг.

Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее эффективными двигателями будут являться ЭРД.