Экспериментальные исследования характеристик плазменных двигателей и приборов преобразования и управления как электрической нагрузки системы электропитания космического аппарата

Все большее распространение получают электрореактивные (плазменные или ионные) двигатели для коррекции орбиты космического аппарата (КА) и его довыведения на геостационарную орбиту. Это обусловлено большей экономичностью плазменных двигателей по сравнению с двигателями на химическом топливе.

При разработке платформы КА важное место занимает согласование электрических характеристик системы электропитания (СЭП) и бортовых потребителей. Этот вопрос является по своему содержанию межсистемной проблемой. Отсутствие должного внимания к ее своевременному и правильному решению может затруднить работу системы электропитания космического аппарата. Наиболее важной подсистемой, которая оказывает существенное влияние на работу СЭП КА, является электрореактивная двигательная подсистема, так как она является наиболее мощной единовременно коммутируемой нагрузкой среди других бортовых потребителей. Переходные процессы в цепях питания, сопровождающие включение и отключение двигателя, могут достигать значительных величин. Электрореактивный двигатель работает только в связке со сложным электронным прибором – системой преобразования и управления (СПУ), которая преобразовывает напряжение бортового питания в набор напряжений, необходимых для работы элементов двигателя. Поэтому при предварительном проектировании двигательной подсистемы необходимо знать электрические характеристики переходных процессов и пульсаций в цепях питания связки двигатель – СПУ как электрической нагрузки СЭП. Получить расчетным методом характеристики такого рода процессов затруднительно. Поэтому наиболее распространенным и объективным методом получения данной информации является экспериментальный. В АО «ИСС» были проведены испытания, которые позволили измерить характеристики переходных процессов и пульсаций при запуске, работе и отключении плазменных двигателей различных типов, запитываемых от соответствующих СПУ. Работы проводились на вакуумном стенде ГВУ-60. В качестве источника питания, имитирующего СЭП, использовался технологический источник. В настоящей статье приводятся результаты измерений и анализа параметров переходных процесв и пульсаций на шинах питания СПУ для двигателей и приборов трех типов. Эти результаты следует рассматривать как предварительные. Показано, что наибольшие сложности могут возникнуть при эксплуатации высокомощных двигателей. Сделан вывод о том, что для каждого нового типа двигателей и СПУ целесообразно проводить стыковочные испытания двигательной подсистемы и системы электропитания КА.