Енергозабезпечення постійної марсіанської місії

Автор(и)

  • Mykola Kulyk Національний авіаційний університет
  • Larysa Volianska Національний авіаційний університет
  • Fedor Kirchu Національний авіаційний університет

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.82.14609

Ключові слова:

цикл Брайтона, замкнута газотурбінна установка, діоксидвуглецю, ядерний реактор, рекуператор

Анотація

В роботі розглянута концепція застосування установки замкнутого циклу для планетарної системи енергозабезпечення. Наведено аналіз актуальних наданий час проектів, що ведуться в області створення газотурбінних установок замкнутого циклу для енергозабезпечення космічних апаратів і автономних об'єктів, представлена загальна інформація про основні підсистеми енергетичних установок, що працюють по замкнутому циклу Брайтона. Показано, що газотурбінні установки із замкнутим циклом, маючи компактну і просту конструкцію, мають потенціал для підвищення ефективності вироблення електроенергії. Підсистеми установки, які забезпечують процеси теплового циклу: компресор, турбіна, джерело тепла, джерело холоду і рекуператор. Отже, потік робочого тіла виконує тепловий цикл, який перетворює теплову енергію в електричну енергію, яку можна використовувати в приміщеннях і різноманітних пристроях. Особливу увагу приділено обгрунтуванню вибору робочого тіла, фізико-хімічні характеристики якого істотно впливають на перебіг робочог опроцесу установки і визначають її основні характеристики. Наведено термодинамічний розрахунок одного з варіантів такої установки.

Біографії авторів

Mykola Kulyk, Національний авіаційний університет

Dr. Sci. (Engineering), Professor of Aviation Engines Department, National Aviation University Education: Kiev, Institute of Civil Aviation Engineers (1978). Research area: assessment of the technical condition of aviation engines and power plants

Larysa Volianska, Національний авіаційний університет

Candidate of Technical Sciences, Associate professorof Aviation Engines Department, National Aviation University. Education: Tula, Politekhnicheskiy Institut Tulgu (1972). Research area: heat engines

Fedor Kirchu, Національний авіаційний університет

Candidate of Technical Sciences, Associate professor of Aviation Engines Department, National Aviation University. Education: Kiev, National Aviation University (2003). Research area: improvement of gas-dynamic stability of turbine engine compressors

Посилання

Michael J. Swickrath, Molly Anderson. (2012). The Development of Models for Carbon Dioxide Reduction Technologies for Spacecraft Air Revitalization. Papers # AIAA 2012-3482, 19 р. https://doi.org/10.2514/6.2012-3586

Kogan I. L. (2015). Raschetno-eksperimental'nyy analiz raboty reaktora gidrirovaniya dioksida ugleroda [Kogan I. L. Precalculated and Experimental analysis of hydrogenation reactor operation]. Trudy MAI. №82, 23 p. (in Russian)

Electric Power System Technology Options for Lunar Surface Missions / Thomas W. Kerslake // NASA/TM-2005-213629, 19 p.

Power System Concepts for the Lunar Outpost: A Review of the Power Generation, Energy Storage, Power Management and Distribution (PMAD) System Requirements and Potential Technologies for Development of the Lunar Outpost / Z. Khan [et al.] // Proc. STAIF-2006. American Institute of Physics. Albuquerque, New Mexico. 2006, pp. 1083 - 1092.

Arbekov A.N., Novitskiy B.B. (2014). Razrabotka maketnogo obraztsa kosmicheskoy zamknutoy gazoturbinnoy ustanovki [Development of a prototype of a multi-loop closedbrayton cycle gas turbine power system]. Vestnik of Samara universityaerospace and mechanical engineering, №5(47). (in Russian)

Tournier J-M.P., El-Genk M.S. (2008). Alternative working fluids to reduce size of turbomachinery for VHTR plants // Intern. Congress on Advances in Nuclear Power Plants. ICAPP'08 (Anaheim, CA, USA, June 8-12, 2008): Proceedings. RedHook, Vol. 1, pp. 351-360.

El-Genk M.S., Tournier J-M.P. (2007).Noble-Gas Binary Mixtures for Closed-Brayton-Cycle Space Reactor Power Systems // Journal of Propulsion and Power. Vol. 23. No. 4, pp. 863-873. https://doi.org/10.2514/1.27664

Tournier J-M.P., El-Genk M.S. (2008). Transport properties of He-N2 binary gas mixtures for CBC space applications // Space Technology and Applications International Forum - STAIF 2008. Melville: AIP, pp. 637 - 647. https://doi.org/10.1063/1.2845025

Kochurov D.S., Schegolev N.L. (2016). Analiz vliyaniya sostava smesey na osnove geliya na koeffitsiyent vosstanovleniya temperatury i chislo Prandtlya [Investigating the Influence of Helium Based Mixtures Composition on the Temperature Recovery Factor and Prandtl Number Values]. Aerospace Scientific Journal; 2(6), pp. 26-48. (in Russian) https://doi.org/10.7463/aersp.0616.0851777

Dostal V., Driscoll M. J., Hejzlar P., Todreas N. E. (2002). CO2 Brayton Cycle Design and Optimization. Massachusetts Institute of Technology, MIT-ANP-TR-090.

Adam Martowicz, Jakub Roemer, Michał Lubieniecki, Grzegorz Żywica, Paweł Bagiński (2020). Experimental and numerical study on the thermal controlstrategy for a gas foil bearing enhanced with thermoelectricmodules// Mechanical Systems and Signal Processing. Volume 138, p. 106581. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106581

Downloads

Опубліковано

02.02.2020

Як цитувати

Kulyk, M., Volianska, L., & Kirchu, F. (2020). Енергозабезпечення постійної марсіанської місії. Вісник Національного авіаційного університету, 82(1), 31–37. https://doi.org/10.18372/2306-1472.82.14609

Номер

Том 82 № 1 (2020)

Розділ

Сучасні авіаційно-космічні технології

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).