1. Комплексный подход к созданию электроракетных двигателей для
управления движением мини и микроспутников
в компании «ТЕХКОМ-минитрастер»
Проект «ЭРМД-1»
2. Цель и актуальность проекта
Создание электроракетного микродвигателя (ЭРМД) мирового уровня на основе АИПД
для управления мини и микроспутниками (МКА) различного назначения с массами от 50 до
200 кг с блоками питания и управления (БПУ) и программным обеспечением.
Данная рыночная ниша является принципиально новой, не занята и
имеет большие перспективы.
Реализация
проекта направлена на создание маломассо-габаритных систем
управления движением для МКА . Решение этой задачи придаст новый импульс
развитию рынка космических услуг, так как позволит значительно расширить
возможности МКА, а именно:
•существенно увеличить сроки их активного существования, обеспечив высокую
точность поддержания орбитальных параметров МКА;
•обеспечить функционирование группировок МКА;
•Создать МКА нового поколения – управляемые МКА – для решения научных и
прикладных задач;
•обеспечить увод МКА с орбиты после завершения программы полета.
Рынок космических услуг, оказываемых управляемыми МКА, в настоящее
время находится в стадии становления, что создает благоприятные
условия для коммерциализации проекта.
3. Инновационность и преимущества предлагаемого решения
Впервые в России будет создана готовая к установке на МКА ДУ на базе ЭРМД,
обеспечивающая эффективное управление движением МКА массой до 200 кг.
Новизна: запатентованное участниками прорывное решение по рельсотронной
боковой подаче рабочего тела (патент США № 7408303 В2, 2009 г. и др.),
улучшающее параметры ЭРМД по сравнению с аналогами
Конкурентные преимущества проекта ЭРМД на основе АИПД:
повышенная удельная тяга и суммарный импульс тяги по сравнению с аналогами;
высокая надежность;
возможность эффективной работы при низких потребляемых мощностях;
возможность регулировки тяговых характеристик в широком диапазоне путем изменения
частоты срабатывания;
отсутствие в двигателе баков, магистралей и клапанов;
отсутствие импульса последействия;
простота и высокая технологичность конструкции;
высокая адаптивность к конструктивным схемам КА;
хорошая масштабируемость проекта и возможность создания опций для заказчиков;
отсутствие конкурентов в России;
система тестирования, визуального контроля и управления огневыми испытаниями
ЭРМД на основе оригинального программного обеспечения, зарегистрированного в
Отраслевом фонде алгоритмов и программ Роскосмоса
3
4. Абляционный импульсный плазменный двигатель (АИПД)
Корректирующая двигательная установка на базе АИПД с
рельсотронной подачей рабочего тела для микро КА с
двумя разрядными каналами
4
5. Сравнение с аналогами
1.СПД-25
ОКБ "ФАКЕЛ", Россия
Стадия
(представлено на
Потребляемая
рынке / в стадии
мощность, Вт
разработки)
в стадии
100
разработки
2.XIPS 8 cm
Фирма Boeing, США
в стадии
разработки
3.RIT-4
Германия
8. АИПД ЕО-1
Европа
9.ЭРМД
Аналоги
ООО «Техкомминитрастер»
Удельный
импульс, с
Тяга, мН
Масса, кг
5
810
13
100-400
2-15
2500-3000
~2
в стадии
разработки
100
0,5
3200
0,6
(без
СПУ
и
СХПРТ)
на рынке
60
0,86
-
4,95
в стадии
разработки
10-100
0,1-3
500-1500
2-4
5
6. Ключевые тенденции развития мирового рынка МКА
Снижение средней цены на МКА (в среднем на 5% в 2003-2012 гг.)
Повышение технических возможностей спутников
Увеличение числа задач, решаемых с помощью МКА
Стандартизация платформ и серийное производство МКА
Повышение интереса крупных компаний к производству МКА
Выход на рынок микроспутников развивающихся стран
Рост числа университетских МКА в том числе и в России
Рост числа запусков МКА в том числе и в России до 2020 г.
Основными тенденциями мирового рынка МКА является
миниатюризация и рост технических возможностей МКА
Потребности в инвестициях – 3 млн. $
Бизнес- модель – продажи продукта проекта через инвестора
6
7. Тенденции российского рынка МКА до 2020 года
Число запусков МКА будет расти. Объем рынка достигнет 170 – 200 млн.$
Спрос на МКА будет расти за счет:
Сохранения тенденции повышения технических характеристик и функционала МКА
Открытия новых возможностей применения МКА
Миниатюризации приборов и создания мини ЭРД для КА
Развития государственно-частного партнерства в космосе
Увеличения количества и усложнения университетских спутников
Набора опыта молодыми компаниями (Даурия, Спутникс, ТЕХКОМ, Геоскан и др.)
Появления заказов на МКА от Министерства обороны РФ
Ожидания рынка по созданию группировок низкоорбитальных МКА
Компания
МКА
Число МКА
ОАО «Спут. С-ма «Гонец»
«Гонец-Д1М»
12
«Геоскан»
-
18
«Газпром косм. системы»
«Смотр»
4
Прочие
-
от 50
7
8. Первые шаги по реализации проекта и анализу рынка
ЗАДАЧИ ГРАНТА СТАДИИ 0
1. Разработка технических требований к ЭРМД, блокам питания и управления
2. Разработка Технического задания на создание прототипа абляционного
импульсного плазменного ЭРМД с БПУ
3. Проведение патентных и маркетинговых исследований
4. Формирование стартовой команды
5. Подписание соглашений о сотрудничестве с партнерами и возможными
соинвесторами и соисполнителями
8
9. Современное состояние работ по проекту ЭРМД на
основе АИПД
Создано несколько экспериментальных и летных образцов двигателей и ДУ на
основе АИПД с потребляемой мощностью до 150 Вт и суммарным импульсом
тяги до 40 кН⋅с
Проведены квалификационные испытания ряда КДУ
По отдельным образцам АИПД разработана документация и получена литера
«О»
Проведено исследование влияния масштабного фактора на характеристики
АИПД, выбрана перспективная рыночная ниша микро ЭРД
Макет ЭРМД на основе АИПД представлялся на МАКС-2013 (слайд 8)
Разработана система тестирования, визуального контроля и управления
огневыми испытаниями ЭРМД на основе оригинального ПО,
зарегистрированного в Отраслевом фонде алгоритмов и программ Роскосмоса
Заключены соглашения о стратегическом партнерстве с Центром подготовки
космонавтов, группой компаний «Даурия», ФГУП "НИФХИ им. Л.Я.Карпова»,
ЗАО «ОСК-Транзас»
Проводятся переговоры с производителями микроспутников ОАО «НИИЭМ»,
ЗАО «Технология Геоскан» и др., а также Центром Келдыша, ОАО «Корпорация
«Тактическое ракетное вооружение» и др.
9
10. Основные работы на стадии О
На данном этапе необходимо проведение углубленных исследований
технических параметров ЭРМДУ и их экономических характеристик
(первичная НИР). По результатам исследований будет выбрано и
конкретизировано направление, в котором будут проводиться дальнейшие
работы (НИОКР).
Для этого:
1. Будут проведены:
разработка вариантов конструктивно – компоновочных схем МКА с ЭРМД
баллистические расчеты полетов МКА для разных условий
приближенные расчеты конструкции МКА с ЭРМД
2. На основе работ по п.1 будет проведено обоснование исходных данных для
разработки ТЗ на ЭРМД в части массы КА с ЭРМД, высоты орбиты, сроков
активного существования и др.
3. На основе результатов работ по п.2 будет разработано ТЗ на создание
прототипа абляционного импульсного плазменного ЭРМД с блоками питания и
управления для МКА
10
11. Команда проекта
Генеральный
директор
Т.Л. Черковец
Главный
научный
консультант
к.т.н.
В.В. Хоменко, вед.
инженер
М.Т.
Емельянова
Научный
Начальник лаборатории Начальник
консультант по БПУ ЭРМД, н.с. А.В. Богатый лаборатории БПУ
к.т.н. В.Н. Поспелов
к.т.н., с.н.с. В.Н.
Бойкачев
Большой опыт реализации успешных
проектов
создания несколько лётных двигателей
Разработаноэлектроракетныхобразцов АИПД
• Разработан и испытан на стенде коллективного
пользования НИИ ПМЭ МАИ макет БПУ с ЭРД типа СПД.
• Созданы интеллектуальные блоки питания для КА DX1 и Центра Келдыша
