avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-4-48-55avroen-110Research ArticleАВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКАAVIATION AND ROCKET-SPACE ENGINEERINGАвтономные экспериментальные исследования электротермического микродвигателя с двумя автономными нагревательными элементами для наноспутниковAutonomous experimental studies resistojet with two autonomous heating elements for nanosatelliteshttps://orcid.org/0000-0002-9309-4610БлиновВ. Н.BlinovV. N.

БЛИНОВ Виктор Николаевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

BLINOV Viktor Nikolayevich, Doctor of Technical Sciences, Professor of Aircraft and Rocket Building Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

blinovwiktor@yandex.ruКосицынВ. В.KositsynV. V.

КОСИЦЫН Валерий Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Авиа- и ракетостроение»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

KOSITSIN Valeriy Vladimirovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Aircraft and Rocket Building Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

valera_kositsin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3309-4125ЛукьянчикА. И.LukyanchikA. I.

ЛУКЬЯНЧИК Антон Игоревич, старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

LUKYANCHIK Anton Igorevich, Senior Lecturer of Aircraft and Rocket Building Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

lukyanchik1991@mail.ruСтепеньП. В.StepenP. V.

СТЕПЕНЬ Павел Валерьевич, старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

STEPEN Pavel Valeryevich, Senior Lecturer of Aircraft and Rocket Building Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

stepen2@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3483-4321ЯчменевП. С.YachmenevP. S.

ЯЧМЕНЕВ Павел Сергеевич, старший преподаватель кафедры «Авиа- и ракетостроение»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

YACHMENEV Pavel Sergeyevich, Senior Lecturer of Aircraft and Rocket Building Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

yachmenev-pavel@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202330122023744855Copyright © Блинов В.Н., Косицын В.В., Лукьянчик А.И., Степень П.В., Ячменев П.С., 20232023Блинов В.Н., Косицын В.В., Лукьянчик А.И., Степень П.В., Ячменев П.С.Blinov V.N., Kositsyn V.V., Lukyanchik A.I., Stepen P.V., Yachmenev P.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/110

Целью работы является проведение автономных экспериментальных исследований электротермического микродвигателя с двумя автономными нагревательными элементами диаметром 4 мм. В результате экспериментальных исследований микродвигателя определена динамика нагрева конструкции микродвигателя и рабочего тела (изобутана) в диапазоне мощностей от 5 Вт до 60 Вт. Проведенные экспериментальные исследования показали возможность применения предложенной конструкции микродвигателя с двумя автономными нагревательными элементами не только на малых космических аппаратах, но и на микро- и наноспутниках в условиях ограниченной бортовой энергетики.

The purpose of the work is to conduct autonomous experimental studies of an resistojet with two autonomous heating elements with a diameter of 4 mm. As a result of experimental studies of the resistojet, the heating dynamics of the micromotor structure and the working fluid (isobutane) in the power range from 5 W to 60 W is determined. Experimental studies have shown the possibility of using the proposed resistojet design with two autonomous heating elements not only on small spacecraft, but also on micro- and nanosatellites under conditions of limited on-board energy.

наноспутникдвигательная установкаэлектротермический микродвигательавтономные экспериментальные исследованияавтономный нагревательный элементnanosatellitepropulsion systemresistojetautonomous experimental researchautonomous heating elementReferencesSabatinia M., Volpeb R., Palmerinic G. B. Centralized visual based navigation and control of a swarm of satellites for onorbit servicing // Acta Astronautica. 2020. Vol. 171. P. 323–334. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.03.015.Sabatinia M., Volpeb R., Palmerinic G. B. Centralized visual based navigation and control of a swarm of satellites for onorbit servicing // Acta Astronautica. 2020. Vol. 171. P. 323–334. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.03.015. (In Engl.).Lev D., Myers R. M., Lemmer K. M. [et al.]. The technological and commercial expansion of electric propulsion // Acta Astronautica. 2019. Vol. 159. P. 213–227. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.03/058.Lev D., Myers R. M., Lemmer K. M. [et al.]. The technological and commercial expansion of electric propulsion // Acta Astronautica. 2019. Vol. 159. P. 213–227. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.03/058. (In Engl.).Narayanasamy A., Ahmad Y. A., Othman M. Nanosatellites constellation as an IoT communication platform for near equatorial countries // 6th International Conference on Mechatronics – ICOM17. 2017. Vol. 260. P. 1–14. DOI: 10.1088/1757-899X/260/1/012028.Narayanasamy A., Ahmad Y. A., Othman M. Nanosatellites constellation as an IoT communication platform for near equatorial countries // 6th International Conference on Mechatronics – ICOM17. 2017. Vol. 260. P. 1–14. DOI: 10.1088/1757-899X/260/1/012028. (In Engl.).Седельников А. В., Орлов Д. И., Сердакова В. В., Николаева А. С. Исследование возмущений от температурного удара панели солнечной батареи при моделировании вращательного движения малого космического аппарата вокруг центра масс // Труды МАИ. 2022. № 126. DOI: 10.34759/trd-2022126-11.Sedel’nikov A. V., Orlov D. I., Serdakova V. V., Nikolayeva A. S. Issledovaniye vozmushcheniy ot temperaturnogo udara paneli solnechnoy batarei pri modelirovanii vrashchatel’nogo dvizheniya malogo kosmicheskogo apparata vokrug tsentra mass [Investigation of disturbances from a temperature shock of a solar battery panel when simulating the rotational motion of a small spacecraft around the center of mass] // Trudy MAI. Trudy MAI. 2022. No. 126. DOI: 10.34759/trd-2022-126-11. (In Russ.).Woellert K., Ehrenfreund P., Ricco A. J. [et al.]. Cubesats: Cost-effective science and technology platforms for emerging and developing nations // Advances in Space Research. 2010. Vol. 47 (4). P. 663–684. DOI: 10.1016/j.asr.2010.10.009.Woellert K., Ehrenfreund P., Ricco A. J. [et al.]. Cubesats: Cost-effective science and technology platforms for emerging and developing nations // Advances in Space Research. 2010. Vol. 47 (4). P. 663–684. DOI: 10.1016/j.asr.2010.10.009. (In Engl.).Блинов В. Н., Косицын В. В., Лукьянчик А. И., Степень П. В., Ячменев П. С. Исследование основных проектных параметров импульсной электротермической двигательной установки наноспутников // Космонавтика и ракетостроение. 2022. № 2 (125). С. 75–88. EDN: TQJNNX.Blinov V. N., Kositsyn V. V., Luk’yanchik A. I., Stepen’ P. V., Yachmenev P. S. Issledovaniye osnovnykh proyektnykh parametrov impul’snoy elektrotermicheskoy dvigatel’noy ustanovki nanosputnikov [Research of the main design parameters pulsed electrothermal propulsion system of nanosatellites] // Kosmonavtika i raketostroyeniye. Cosmonautics and Rocket Engineering. 2022. No. 2 (125). P. 75–88. EDN: TQJNNX. (In Russ.).Блинов В. Н., Косицын В. В., Лукьянчик А. И. [и др.]. Исследования надежности импульсной электротермической двигательной установки наноспутника // Омский научный вестник. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 4. С. 75–82. DOI: 10.25206/25880373-2021-5-4-75-82.Blinov V. N., Kositsyn V. V., Luk’yanchik A. I. [et al.] Issledovaniya nadezhnosti impul’snoy elektrotermicheskoy dvigatel’noy ustanovki nanosputnika [Research on reliability of pulsed electrothermal propulsion system of nanosatellite] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 4. P. 75–82. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-75-82. (In Russ.).Romei F., Grubišić A. N. Numerical study of a novel monolithic heat exchanger for electrothermal space propulsion // Acta Astronautica. 2019. Vol. 159. P. 8–16. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.03.025.Romei F., Grubišić A. N. Numerical study of a novel monolithic heat exchanger for electrothermal space propulsion // Acta Astronautica. 2019. Vol. 159. P. 8–16. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.03.025. (In Engl.).Белоконов И. В., Ивлиев А. В., Богатырев А. М. [и др.]. Выбор проектного облика двигательной установки наноспутника // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии машиностроения. 2019. Т. 18, № 3. С. 29–37. DOI: 10.18287/2541-7533-2019-18-3-29-37.Belokonov I. V., Ivliyev A. V., Bogatyrev A. M. [et al.]. Vybor proyektnogo oblika dvigatel’noy ustanovki nanosputnika [Selection of project structure for nanosatellite propulsion system] // Vestnik Samarskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika, tekhnologii mashinostroyeniye. Vestnik of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering. 2019. Vol. 18, no. 3. P. 29–37. DOI: 10.18287/2541-7533-2019-18-3-29-37. (In Russ.).Kwan P. W., Huangb X., Zhanga X. Design and testing of a microelectromechanical-system-based high heat flux vaporizing liquid microthruster // Acta Astronautica. 2020. Vol. 170. P. 719– 734. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.01.017.Kwan P. W., Huangb X., Zhanga X. Design and testing of a microelectromechanical-system-based high heat flux vaporizing liquid microthruster // Acta Astronautica. 2020. Vol. 170. P. 719–734. DOI: 10.1016/j.actaastro.2020.01.017. (In Engl.).Belokonov I., Ivliev A. Development of a propulsion system for a maneuvering module of a low-orbit nanosatellite // Procedia Engineering. 2017. № 185. P. 366–372.Belokonov I., Ivliev A. Development of a propulsion system for a maneuvering module of a low-orbit nanosatellite // Procedia Engineering. 2017. No. 185. P. 366–372. (In Engl.).Блинов В. Н., Шалай В. В., Зубарев С. И., Косицын В. В., Рубан В. И., Ходорева Е. В. Исследования электротермических микродвигателей корректирующих двигательных установок маневрирующих малых космических аппаратов: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 264 с. ISBN 978-5-8149-1710-2.Blinov V. N., Shalay V. V., Zubarev S. I., Kositsyn V. V., Ruban V. I., Khodoreva E. V. Issledovaniya elektrotermicheskikh mikrodvigateley korrektiruyushchikh dvigatel’nykh ustanovok manevriruyushchikh malykh kosmicheskikh apparatov [The researches of correcting power units electro-thermal micromotors of maneuverable small space vehicles]. Omsk, 2014. 264 P. ISBN 978-5-8149-1710-2. (In Russ.).Romei F., Grubišić A. N. Validation of an additively manufactured resistojet through experimental and computational analysis // Acta Astronautica. 2020. Vol. 167. P. 14–22. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.10.046.Romei F., Grubišić A. N. Validation of an additively manufactured resistojet through experimental and computational analysis // Acta Astronautica. 2020. Vol. 167. P. 14–22. DOI: 10.1016/j.actaastro.2019.10.046. (In Engl.).Блинов В. Н., Лукьянчик А. И. Оценка эффективности малогабаритного электротермического микродвигателя с автономным нагревательным элементом // Проблемы машиноведения: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф., Омск, 17–19 марта 2020 года. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2020. С. 223– 230. EDN: WQTTWY.Blinov V. N., Luk’yanchik A. I. Otsenka effektivnosti malogabaritnogo elektrotermicheskogo mikrodvigatelya s avtonomnym nagrevatel’nym elementom [Evaluation of the efficiency of a small-sized resistojet with an autonomous heating element] // Problemy mashinovedeniya. Mechanical Science and Technology. Omsk, 2020. P. 223–230. (In Russ.).Neji B., Hamrouni C., Alimi A. M. [et al.]. Design and prototype of an image capturing and processing system for ERPSat-1 PicoSatellite, in RAST ‘09 // 4th International Conference on Recent Advances in Space Technology. Recent Advances in Space Technologies. 2009. P. 1–12. DOI: 10.1109/RAST.2009.5158290, 2009.Neji B., Hamrouni C., Alimi A. M. [et al.]. Design and prototype of an image capturing and processing system for ERPSat-1 PicoSatellite, in RAST ‘09 // 4th International Conference on Recent Advances in Space Technology. Recent Advances in Space Technologies. 2009. P. 1–12. DOI: 10.1109/RAST.2009.5158290, 2009. (In Engl.).ГОСТ 13268-88. Электронагреватели трубчатые. Введ. 1990–01–01. Москва: Госстандарт Союза ССР: Изд-во стандартов, 1989. 15 с.GOST 13268-88. Elektronagrevateli trubchatyye [Tubular Electric Heaters]. Мoscow, 1989. 15 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.