Ученые Самарского университета имени Королева и Московского авиационного института (МАИ) разработали инновационную систему для точного расчета параметров импульсных газовых клапанов. Эти клапаны являются ключевыми компонентами перспективных плазменных двигателей, предназначенных для космических аппаратов. Эта разработка приобретает особую актуальность на фоне растущего использования малых и сверхмалых спутников, включая наноспутники формата `кубсат`, для выполнения разнообразных задач как на Земле, так и в космосе.

Как отметил Георгий Макарьянц, заведующий кафедрой эксплуатации авиационной техники Самарского университета, оснащение космических аппаратов реактивными двигательными установками значительно повышает их эффективность. В мировом масштабе импульсные плазменные двигатели с газообразным рабочим телом признаны одними из наиболее перспективных. Принцип их работы заключается в том, что газ подается через специальный импульсный клапан в разрядный канал, где под воздействием электрического пробоя между электродами он превращается в плазму. Затем плазма ускоряется в сопле, создавая необходимую тягу.

Импульсный газовый клапан играет критически важную роль в таких двигателях, фактически являясь их `сердцем` и определяя общий режим работы всей двигательной установки. В ходе исследования были всесторонне изучены различные аспекты функционирования клапана с целью оптимизации параметров тяги двигателя и расхода газа. Разработанная система позволяет точно рассчитывать необходимые параметры, включая рабочее давление и быстродействие, что станет незаменимым инструментом для конструкторов при проектировании газовых трактов будущих плазменных двигателей.

Созданная система расчета параметров успешно прошла экспериментальную проверку на газовом клапане, разработанном в Научно-исследовательском институте прикладной механики и электродинамики МАИ. В ходе этих экспериментов в качестве рабочего тела использовался азот. Применение разработанных алгоритмов позволит создавать более экономичные и легкие двигатели для малых космических аппаратов, что в свою очередь значительно увеличит срок активной службы наноспутников на орбите.

Данное экспериментальное исследование было проведено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках всероссийского проекта `Фундаментальные проблемы разработки аэрокосмических транспортных систем и управления в аэрокосмической технике для обеспечения связанности территории РФ`. Результаты работы были опубликованы в авторитетном международном научном журнале International Review of Aerospace Engineering.

Russia Develops Parameter Calculation System for Plasma Engine Gas Valves

Scientists from Samara University named after Korolev and the Moscow Aviation Institute (MAI) have developed an innovative system for precisely calculating the parameters of pulsed gas valves. These valves are crucial components for advanced plasma engines designed for spacecraft. This development is particularly timely given the growing utilization of small and ultra-small satellites, including `cubesat` nanosatellites, for various missions on Earth and in space.

According to Georgy Makaryants, Head of the Department of Aviation Equipment Operation at Samara University, equipping spacecraft with reactive propulsion systems significantly enhances their efficiency. Globally, pulsed plasma engines using gaseous propellant are considered among the most promising. Their operational principle involves gas being fed through a specialized pulsed valve into a discharge channel, where an electrical breakdown between electrodes transforms it into plasma. The plasma is then accelerated through a nozzle, generating the necessary thrust.

The pulsed gas valve plays a critically important role in such engines, effectively serving as their `heart` and determining the overall operating mode of the entire propulsion system. As part of their research, various aspects of the valve`s operation were thoroughly investigated to optimize engine thrust parameters and gas consumption. The developed system allows for precise calculation of essential parameters, including operating pressure and response speed, which will be an invaluable tool for designers when developing gas pathways for future plasma engines.

The created parameter calculation system was successfully validated through experiments on a gas valve developed at the Research Institute of Applied Mechanics and Electrodynamics of MAI. Nitrogen was used as the working fluid during these experiments. The application of these developed algorithms will facilitate the creation of more economical and lighter engines for small spacecraft, which will, in turn, significantly extend the active service life of nanosatellites in orbit.

This experimental research was conducted with financial support from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation as part of the nationwide project `Fundamental Problems of Developing Aerospace Transport Systems and Control in Aerospace Technology to Ensure the Connectivity of the Russian Federation`s Territory.` The results of the work were published in the authoritative international scientific journal, International Review of Aerospace Engineering.