На своей орбите: в МАИ создают двигатели для космических аппаратов различного назначения

Научно-исследовательский институт прикладной механики и электродинамики Московского авиационного института (национального исследовательского университета) совместно с подразделениями МАИ находится на передовых позициях в части исследований, испытаний и разработок электроракетных двигателей. Уже много лет в НИИ ПМЭ МАИ с успехом идёт работа по созданию и внедрению наиболее применимых в настоящее время типов электрических ракетных двигателей: стационарных плазменных двигателей, высокочастотных ионных двигателей, абляционных импульсных плазменных двигателей.

Эти двигатели могут выполнять различные задачи — коррекция орбиты космических аппаратов, их довыведение на геостационарную орбиту и другие орбиты со значительным увеличением массы аппарата, полёты космических аппаратов в дальний космос. В последние годы НИИ ПМЭ МАИ — головное подразделение по исследованию, испытанию, проектированию и разработке ЭРД нового поколения. Также НИИ ПМЭ МАИ создаёт их лабораторные и экспериментальные образцы.

Характерная черта НИИ ПМЭ МАИ — тесная связь с предприятиями космической отрасли. Например, ОКБ «Факел» (г. Калининград); КБХА (г. Воронеж); РКК «Энергия» (г. Королёв); НИИЭМ (г. Истра); ЦНИИМАШ (г. Королёв) и другие организации. В большинстве работ, проводимых в НИИ ПМЭ МАИ, активно участвовали и участвуют кафедры и подразделения МАИ с факультетов «Двигатели летательных аппаратов», «Системы управления, информатика и электроэнергетика», «Радиоэлектроника летательных аппаратов», Аэрокосмического факультета и «Робототехника и интеллектуальные системы». В МАИ создана современная экспериментальная база, направления по баллистике полётов космических аппаратов с ЭРД в ближнем и дальнем космосе. Работы по указанным направлениям известны в России и за рубежом.​

Образцы своих изобретений НИИ ПМЭ МАИ, совместно с подразделениями МАИ, презентовал на Международном авиационно-космическом салоне МАКС-2017, вызвав живой интерес среди гостей мероприятия. По словам младшего научного сотрудника НИИ ПМЭ МАИ Руслана Ахметжанова, представленные на выставке образцы электроракетных двигателей различных типов прошли успешные испытания на стендах института.

Выйти в серию

С крупными промышленными компаниями у НИИ ПМЭ МАИ налажено тесное сотрудничество в части ЭРД и их применения. По словам Руслана Ахметжанова, работа над стационарными плазменными двигателями ведётся в ОКБ «Факел» при научном сопровождении НИИ ПМЭ МАИ уже несколько десятилетий. СПД используются для коррекции орбиты и управления орбитальным движением космических аппаратов на геостационарной орбите и на других орбитах. Например, на телекоммуникационный аппарат, работающий на ГСО, ставится до 8 двигателей такого типа. Двигатели СПД могут работать на орбите продолжительное время. Так, аппарат «Ямал-202», оснащённый двигателями СПД, был запущен 24 ноября 2003 года и до сих пор находится в строю.

Макет СПД представлен на выставке. Основными заказчиками СПД производства ОКБ «Факел» являются АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М. Ф. Решетнёва, «РКК «Энергия», «Корпорация «ВНИИЭМ», а также иностранные компании.

На высоких частотах

Новым витком развития направления ЭРД в МАИ стало открытие в 2010 году в рамках реализации Постановления № 220 Правительства России Лаборатории высокочастотных ионных двигателей. Её возглавил профессор Гиссенского университета Хорст Вольфганг Лёб. У себя на родине, в Германии, он стал создателем двигателя такого типа. Теперь технологии создания ВЧИД, утраченные в России в 90-ые годы прошлого столетия, восстанавливаются в МАИ.

— Под руководством опытного специалиста профессора Хорста Лёба сразу после создания Лаборатории началась стремительная работа по исследованию и разработке высокочастотных ионных двигателей различной мощности, — отмечает Руслан Ахметжанов. Был создан коллектив, состоящий из опытных учёных и молодых специалистов.

Работа над новым типом ионного двигателя продолжилась в кооперации с воронежским «Конструкторским бюро Химавтоматики». В рамках работ по Постановлению № 218 Правительства России АО КБХА совместно с НИИ ПМЭ МАИ и другими подразделениями МАИ был разработан, создан и испытан опытный образец ВЧИД малой мощности.

— В последнее время растёт число запускаемых малых космических аппаратов, функционирующих на низких околоземных орбитах, — отмечает Руслан Ахметжанов. — Сроки активного существования таких аппаратов достаточно малы, особенно на низких орбитах, и для их увеличения необходимо оснастить МКА двигательной установкой для управления его орбитальным движением. В составе такой двигательной установки может использоваться ВЧИД малой мощности. Опытный образец такого двигателя, разработанный КБХА и МАИ, представлен на выставке. Данный двигатель предназначен для космических аппаратов массой от 150 кг до 500 кг. Его потребляемая мощность составляет всего около 300 Вт. Рабочее тело двигателя — инертный газ ксенон. Скорость истечения рабочего тела составляет 35 — 40 км/с, что на порядок превосходит аналогичные показатели в жидкостных ракетных двигателях.

Сотрудничество НИИ ПМЭ МАИ с АО КБХА активно продолжается и сейчас.