Павел Булат

заместитель руководителя рабочей группы Аэроспейснет НТИ

Все публикации эксперта

07.07.2020

Сверхлегкая ракета - двигатель на батарейках

В обход идти, понятно, не очень-то легко,
довольно неприятно и очень далеко
Айболит 66 

Продолжение, начало - статьи 1, 2, 3, 4, 5, 6

В первой, второй и третьей публикациях цикла было рассказано о потенциальном рынке сверхлегких ракет-носителей (СЛРН). В четвертой и пятой статьях были рассмотрены некоторые нетрадиционные решения, которые пытались применять в проектах СЛРН. В шестой статье рассмотрены широкодиапазонные двигатели. В настоящей статье изучается вопрос замены турбонасосного агрегата (ТНА) на электрический привод насосов (ЭН) с питанием от аккумуляторных батарей (АКБ). Статья скучноватая, картинок мало, но полезная, ссылок много.

Зачем ракете батарейки

Единственный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с ЭН, слетавший в космос, это Резерфорд (Rutherford) ракеты RocketLab Electron (рис.1-а). Он оснащен раздельным приводом насосов горючего и окислителя, что позволяет гибко дросселировать его мощность. Но такая схема не является обязательной, привод может быть и общим (рис.1-б). Обзор ЖРД Rutherford приведен в статьях [1],[2]. Каждый ЖРД снабжен двумя гидроцилиндрами (синие на рис.1-а), которые позволяют качать его по двум осям, обеспечивая таким образом управление ракетой. Питание ЭН осуществляется от АКБ. Следует отметить, что АКБ давно и широко применяются на ракетах-носителях (РН) и космических аппаратах [3], но для питания электрических приводов насосов ЖРД они использованы на СЛРН Electron впервые.

рисунок 1.jpg

Рисунок 1 - ЖРД Rutherford с индивидуальным электрическим приводом насоса окислителя и горючего (а) и альтернативная схема с насосами на одном валу и приводом от общего электрического двигателя

Основной причиной, почему в ракете Electron применены ЭН, является недоступность на рынке коммерческих ТНА. Лидер в области разработки и производства ТНА фирма Barber&Nichols [4] фактически является единственной, кто поставляет ТНА отдельно от ЖРД. Однако она не выпускает ТНА для ЖРД малой тяги. Насосы же и высокооборотные электрические двигатели являются серийной коммерческой продукцией, доступной на рынке, АКБ используются особые, но они тоже серийные.

Пожалуй, единственным подходящим по размерности для СЛРН является ТНА водородного воздушно-реактивного двигателя НК-88, устанавливавшегося в конце 80-х годов на экспериментальный самолёт Ту-155. Данный ТНА при частоте вращения 50 тыс. об/мин может использоваться на водородном НК-88, а при 20 тыс. об/мин – на метановом НК-89. Ценой немалых переделок этот ТНА можно приспособить для метанового ЖРД тягой 1,5 - 2,2 тс [5],[6].

АКБ - революция закончилась

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами.

Литий-ионные батареи – лучший выбор при времени работы до 5 мин. Литий является металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г). Литий-ионные аккумуляторы появились на рынке в начале 90-х годов, история их создания изложена в статье [7], а разновидности и перспективны развития – в статье [8]. Возможность применения литий-ионных АКБ для питания ЭН ЖРД рассмотрена в работе [9]. Показано, что необходимо учитывать одновременно два параметра: удельную емкость E/m и удельную мощность P/m (m-масса элемента). Кроме того, важен ток разрядки, т.е. то, как быстро батарея может отдать накопленную энергию (C-rate), т.к. вращение электродвигателя зависит от силы тока. Емкость по току измеряется в С=ампер·час. В настоящее время на литий-ионных серийных АКБ одновременно достигнуты E/m =220 Вт·ч/кг и P/m=2 кВт/кг, полная картина сочетания этих параметров представлена на рисунке 2.

Рис 2.png

Рисунок 2 - Характеристики современных АКБ различных типов

В отдельных тестах достигнуты удельная энергоемкость литий-ионных элементов порядка 1,5 кВт·ч/кг и рекордный ток 20 кА/кг массы электродов [10]. Их гибриды с литий-оксидными Li-Ο2 (которые сами по себе недостаточно мощные, но теоретически могут обладать рекордной емкостью до 5 кВт·ч/кг [11]) лидируют среди перспективных аналогов по обоим параметрам [12], но внедрены они могут быть не ранее, чем в течение 10 лет. Это связано с тем, что подача кислорода воздуха в ячейку, содержащую легко воспламеняющийся литий, требует сложных технологических решений, кроме того, имеются проблемы с электродами с высокой плотностью тока. С применением новых материалов анода, например, кремния, можно ожидать дальнейшего прогресса, однако этому препятствуют трудности: разрушение и разуплотнение элементов кремниевого слоя, а также рост литиевых дендритов через электролит.

На режимах высоких нагрузок литиевые батареи начинают перегреваться. Например, на токе 15С (характерный ток разрядки АКБ в ЖРД с ЭН) литий-ионные элементы выходят из строя за 600 с [13]. Также, в условиях стратосферы при нагреве может закипеть растворитель электролита, т.к. ячейки не защищены от падения давления и начинают разбухать. Безопасной считается эксплуатация АКБ при температуре элементов ниже 100°С, иначе могут инициироваться экзотермические реакции [14]. Максимум отдачи энергии наблюдается при температуре 35-41ºС. В сухих сборках без принудительного охлаждения теплоотвод осуществляется медленнее в несколько раз, поэтому высокомощные сборки элементов требуется защищать от перегрева даже для длительности пуска 150-200 с. Ожидается, что контроль температуры батарей хладагентом поможет на 20% повысить их энергоотдачу.

Литий-серные батареи имеют отличные показатели удельной энергии (до 1,6 кВт·ч/кг для малых токов разряда), поэтому их можно рассматривать при длительности работы от 10 мин. Напомним, у СЛРН Electron время работы первой ступени – 2,5 мин, второй ступени – 6,5 мин, т.е. применение литий-серных АКБ потребует изменения траектории выведения на более пологую, что попутно уменьшит гравитационные потери. В литий-серных батареях используются различные степени окисления серы в составе полисульфид-иона, что, вероятно, позволяет достигать множества стабильных промежуточных состояний серного электрода. Максимальный задокументированный ток разряда в лабораторных условиях – 3С для удельной энергии порядка 1 кВт·ч/кг [15].

Другие авторы полагают, что у потенциально реализуемых изделий ток разряда не превысит 0,2С [16]. В работе [17] для литий-серных АКБ приняты следующие параметры: 1,2 кВт/кг и 350 Вт·ч/кг, приведено их сравнение с литий-ионными и литий-ионными с полимерным электролитом АКБ (литий-полимерных). Сделан вывод, что для применения на СЛРН литий-серные АКБ хуже литий-полимерных.

Для литий-серных лабораторных тестовых микросборок, использующих структурированные наноуглеродные электроды, значение удельной мощности может достигать 10 кВт/кг, как у коммерческих суперконденсаторов, но это, как всегда с нанотехнологиями, дело отдаленного будущего.

Другие типы АКБ – серебряно-цинковые, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, литий-титанатные по отдельным характеристикам могут превосходить литий-полимерные элементы, но по интегральным показателям уступают им (см. рис.2).

Прекрасными разрядными характеристиками обладают АКБ на базе титаната лития: они быстро заряжаются и дают мощную отдачу по току, что делает привлекательным их применение в общественном транспорте. Но они очень тяжелые, и это закрывает им путь в космос.

К литий-ионным близки и отчасти их превосходят серебряно-цинковые элементы с емкостью до 0,22 кВт·ч/кг и током разряда до 50C (т.е. удельной мощностью до 10 кВт/кг) [18].

Ближайшими к ним серийно выпускаемыми бюджетными элементами являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные с мощностью разряда до 1 кВт/кг и удельной энергией в пределах до 0,11 кВт·ч/кг [19].

Гибрид суперконденсатора и элемента питания – «supercapattery» с использованием наноматериалов является перспективным направлением исследований. Сами по себе суперконденсаторы обладают максимально возможной мощностью разряда, превосходящей все известные элементы питания, но их удельная энергоемкость не превышает 10 Вт·ч/кг [20], что является крайне низким показателем (см. рисунок 3).

Рис 3.png

Рисунок 3 - Соотношение удельной емкости и удельной мощности у источников энергии различных типов, серым показаны области преимущественного использования

Таким образом, их применение целесообразно при времени разряда в несколько секунд, например, при страгивании с места автомобиля в городской среде или других транспортных средств с тяжелым грузом – тепловозов, электровозов, тягачей и т.п. На СЛРН суперконденсаторы могут быть использованы для раскрутки ЭН при запуске ЖРД.

Представляется также целесообразным объединить АКБ и суперконденсаторы в одну сборку. Удельная энергия таких систем в лабораторных условиях уже достигает 200 Вт·ч/кг, а удельная мощность 3 кВт/кг [21]. При использовании ионных жидкостей в качестве электролита уже сейчас достигнута емкость на уровне 90 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 136 Вт·ч/кг при 80ºС [22] с перспективой увеличения до 230 Вт·ч/кг при использовании в качестве электролита LiClO4. Удельная мощность теоретически может достигать 10-20 кВт/кг, что выше, чем у турбокомпрессора.

Для СЛРН гибриды суперконденсаторов с АКБ – supercapattery сегодня уже лучше литий-ионных АКБ, но эта технология находится в самом начале пути своего развития. Кроме того, supercapattery тяготеют к периодичности функционирования заряд/разряд.

Можно сделать заключение, что в обозримом будущем на традиционной ракете могут быть применены только литий-ионные АКБ, причем, наиболее вероятно, с полимерным электролитом. Не следует ожидать улучшения их характеристик более, чем на 25%. Другие типы батарей и топливных элементов не имеют перспектив на классических ракетах-носителях.

При этом необходимо учитывать, что масса элементов – это еще не вся масса АКБ. Так, на гибридных автомобилях масса элементов составляет 0,55 массы АКБ. В перспективе, с учетом возможностей новых материалов и «высоких» аэрокосмических технологий, прогнозируется увеличение этого показателя до 0,7-0,8.

Перспективным направлением исследования являются гибриды supercapattery.

Альтернативные источники питания - а если попробовать в обход?

Как будет показано в следующей статье цикла, даже при самых оптимистичных характеристиках АКБ, ракета с ЭН существенно уступает ракете с ТНА по весовому совершенству. Не существует ли иных обходных путей, которые позволили бы получать электричество на борту в количестве и с параметрами тока, достаточными для привода ЭН?

Топливные элементы (ТЭ) фосфатных, карбонатных, щелочных классов и твердооксидные (ТОТЭ) обладают существенно большей эквивалентной удельной энергоемкостью по сравнение с лучшими АКБ. Как сообщает портал GasWorld [23], дрон на топливных элементах компании MetaVista с баком жидкого водорода и двигателем FCPM производства Intelligent Energy провел в небе 10 часов 50 минут. Удельная энергоемкость системы составила 1865 Вт·ч/кг. Для сравнения: энергоемкость систем на основе Li-Ion аккумуляторов редко превышает 200 Вт·ч/кг.

ТЭ не могут быть мгновенно введены в действие из-за необходимости разогрева до температур порядка 200-1000ºС, что не является для СЛРН серьезным недостатком. Время подготовки ракеты к старту, в любом случае, составляет несколько часов. Большинство ТЭ требуют подачи чистого водорода, что затрудняет их применение в ЖРД, работающих на углеводородном горючем.

К сожалению, достигнутая удельная мощность серийных ТЭ составляет около 1 кВт/кг, максимум - 1,25 кВт/кг, т.е. существенно ниже, чем у лучших литий-полимерных АКБ. Именно невысокая удельная мощность ограничивает применение ТЭ на борту СЛРН.

Интересными свойствами и способностью работать не только на водороде, но и на углеводородном горючем, высоким КПД преобразования химической энергии в электрическую обладают ТОТЭ и родственные им протон-керамические ТЭ [24], но они еще тяжелее обычных.

Таким образом, как и в случае литий-серных батарей, применение ТЭ может быть обоснованным при времени работы больше 10 минут, что потребует запуска СЛРН по пологой траектории.

Интересной идеей является прокачка водорода через протонообменную мембрану под давлением [25], предложенная компанией HyPoint, что позволяет прокачивать через ТЭ в три раза больше водорода, чем в традиционной конструкции – соответственно,  увеличивается в три раза его удельная выходная мощность (см. рис.4).

 Рис 4.png

Рисунок 4 - Топливный элемент с воздушным охлаждением и принудительной прокачкой водорода под давлением фирмы HyPoint

Глава компании Алекс Иваненко заявляет, что достигнута удельная мощность 2 кВт/кг. Смущает только то, что компания, перебравшаяся из Сколково в Кремниевую долину, «прославилась» тем, что совместно с небезызвестной сколковской фирмой Бартини под камеры прессы в первом же публичном показе отправила своё чудо техники мордой в сугроб [26]. Очевидная безграмотность конструкции беспилотника Бартини, негативная реакция прессы и насмешки в социальных сетях вызвали специальный пресс-релиз Ассоциации «Аэронет», смысл которого был в том, что профессионалы к этим самодельщинам никакого отношения не имеют.

Сама же идея прокачки водорода под давлением на СЛРН может быть вполне продуктивной, тем более что на борту есть, чем охлаждать ТЭ.

Безгенераторные ТНА в ряде случаев могут быть альтернативой ЭН на АКБ. В безгенераторных водородных ЖРД рекордная энергия теплоотведения водорода, получаемая при охлаждении камеры сгорания и сопла, достаточна для привода турбины ТНА даже на ЖРД малой тяги. Низкие давления и температура перед турбиной позволяют выполнить её конструкцию надежной и легкой.

Так, в КБХА были разработаны безгенераторные ТНА для привода отдельно насоса водорода и отдельно насоса кислорода в ЖРД РД-0146 (см. рисунок 5), а также для первого в мире безгенераторного кислородно-водородного ЖРД Пратт-Уитни Рокетдайн RL10 (США, 1963 г), у которого насосы находятся на одном валу и связаны через редуктор (рисунок 6) [27]. Применение нового ТНА позволяет расширить диапазон использования двигателя RL10 по тяге – от 5 до 15,6 т вместо 6,7– 11,0 т.

Применение на таких ЖРД ЭН, АКБ и ТЭ лишено всякого смысла. Однако с уменьшением размерности турбины КПД её стремительно падает, площадь, с которой собирается энергия за счет охлаждения камеры сгорания, тоже уменьшается, а технические сложности нарастают.

рисунок 5.jpg

1 – ТНА водорода, 2 – ТНА кислорода, 3 – БТНА водорода, 4 – БТНА кислорода, 5 – камера

Рисунок 5 - Схема системы питаний водородного ЖРД РД-0146 (КБХА) безгенераторного типа (а) и ротор ТНА подачи водорода (б)

рисунок 6.jpg

Рисунок 6 - Схема системы питаний водородного ЖРД RL-10 (а), ротор водородного насоса (б) и разрез блочного ТНА (в)

Получение водорода для ТЭ прямо на борту. На ЖРД с углеводородным горючим для питания ТЭ необходимо использовать дополнительный источник водорода. Для применения в краткосрочных пусках от 5 минут может рассматриваться пара «цинк-перекись водорода» [28]. Экспериментальная сборка достигает плотностей мощности 1,2 Вт/см2 (как в коммерческих топливных элементах), топливом служит цинковый порошок, окисляемый на аноде. Однако такая конструкция ТЭ уступает известным ТНА, работающим за счет реакции разложения перекиси водорода в газогенераторе. Кроме того, позиция Роскосмоса – применение на борту СЛРН перекиси водорода в любых видах нежелательно. Существуют различные твердые порошки, содержащие водород, например, аминоборан и борогидрид лития, которые отдают при нагревании до 300ºС от 13% до 15% по массе водорода. Но они не конкурентоспособны с АКБ по энергоемкости.

Более перспективны жидкие вещества, которые можно использовать для охлаждения камеры сгорания и сопла ЖРД, например – метанол, который при нагревании до 300-350ºС разлагается на синтез-газ (СО+H2). Метанол имеет сравнительно слабые характеристики теплоотбора и как топливо неинтересен.

Аммиак весьма перспективен. Рассматриваются кислородно-керосиново-аммиачные ЖРД [29], в которых доля аммиака может достигать 35% без потери удельного импульса по сравнению с парой керосин-кислород (см. рис.7). При этом температура горения снижается почти на 600 - 1000ºС из-за невысокой теплотворной способности аммиака (меньше, чем у керосина на 30-33%), что упрощает охлаждение камеры сгорания.

Рис 7.png

Рисунок 7 - Зависимость идеального удельного импульса в пустоте (Iу,п) от массового соотношения кислородно-керосиновых компонентов топливной смеси (Km) и доли аммиака (в процентах от суммарного расхода топлива)

Такие характеристики являются следствием высокого значения газовой постоянной у продуктов сгорания смеси керосин-аммиак-кислород, которая на 10% больше, чем у керосина с кислородом. А удельный импульс Iу.и. ∽ (RT)½, где R - газовая постоянная, T - температура. При использовании в паре с жидким кислородом пустотный удельный импульс аммиака составляет порядка 2900 м/с, т.е. чуть меньше, чем у керосина, но в смеси с керосином удельный импульс не ниже.

По интенсивности теплоотбора (при паровой конверсии до 6 МДж/кг) аммиак уступает только водороду, хотя и сильно. Но все остальные углеводородные топлива он превосходит в четыре и более раза (паровая конверсия керосина - 1121 кДж/кг, что соответствует теплосъему 0,7 МВт/м2). По теплопроводности аммиак превосходит керосин в 40 и более раз.

Как хладагент аммиак превосходит и жидкий метан. В последнее время стали появляться публикации, что содержащейся в тугоплавких сплавах никель способствует пиролизу метана уже при температуре около 700ºС [30], что сопровождается образованием сажи. В упомянутой работе предлагается защищать охлаждаемую поверхность инертным материалом, например, графитом, что достаточно сложно для регенеративного охлаждения с внутренними каналами сложной формы.

Таким образом, аммиак – отличный хладагент: разлагаясь, он дает водород. При температуре 500-600ºС аммиак разлагается на водород и азот в пропорции 1:3. Высокая газовая постоянная и сравнительно низкая температура парогазовой смеси позволяют сделать турбину ТНА простой и эффективной. Аммиак можно использовать и внутри камеры сгорания и сопла для организации завесного охлаждения, при этом он также в 5-6 раз эффективнее керосина. Расчеты показывают, что при умеренных значениях давления в камере сгорания (80-100 атм) и применении турбины ТНА с перепадом давления πт>2, возможно организовать безгенераторную схему с использованием в качестве рабочего тела парогазовый смеси уже на первой ступени, тем более, на высотных и широкодиапазонных соплах.

Аммиак относится к 4 группе опасности, т.е. мало опасен, его утечки благодаря резкому запаху легко обнаруживаются, в этом отношении он гораздо безопаснее водорода. Он летуч, и его разливы вызывают меньшие экологические последствия, чем разливы керосина. Продукты сгорания содержат окислы азота, но в связи с отсутствием в нем углерода, подбор режимов, при которых выбросы NOx минимальные, не представляет проблемы. Следовательно, аммиак можно считать сравнительно безопасной для экологии и персонала добавкой к топливу.

Ацетам - аммиачно-ацетиленовый раствор. Ацетам имеет удельный импульс до 4200 м/с в пустоте и до 4000 м/с на уровне моря. Зависимость удельного импульса от концентрации аммиака в готовой топливной смеси с кислородом и от соотношения окислителя и горючего (Km) приведены на рисунке 8 [31], где видно, что ацетам существенно превосходит керосин, а при доле аммиака в топливной смеси 15% требует такого же количества кислорода.

Рис 8.png

Рисунок 8 - Зависимость идеальных значений удельного пустотного импульса для продуктов сгорания в кислороде ацетилено-аммиачного горючего различного процентного состава от Km при степени расширения сопла r = 10,3, (pк = 166 кгс/см2 , Km  массовое отношение кислорода к ацетилену/керосину в топливной смеси), процентное содержание аммиака в топливе

Ацетам - высокоэнергетическое топливо, уступающее только водороду. Оно может храниться при температуре минус 40ºС и давлении около 3 атм, что хорошо соответствует условиям наддува баков СЛРН по условиям прочности, когда стартовая тяговооруженность составляет порядка 2. Именно такая тяговооруженность является оптимальной для ракеты с корпусом из углепластика. Можно использовать аммиак для охлаждения, а затем смешивать его с ацетамом. Переход от окислительного газа к нейтральному парогазу снимает целый ряд острых технических проблем и повышает безопасность эксплуатации ЖРД, в том числе при многоразовом использовании. Вдобавок к химической нейтральности, лучше у аммиачной смеси также и работоспособность – газовая постоянная около 60 Дж/кг·град, тогда как для окислительного турбогаза она не превышает 30 Дж/кг·град. Следовательно, смешиваемый с ацетамов парогаз также может использоваться для получения электроэнергии на борту в ТЭ или в качестве рабочего тела для безгенераторного ТНА.

К сожалению, ацетам плохо изучен. Достоверно известно, что относительно безопасными могут быть смеси с парциальным давлением ацетилена в газовой смеси не более 10 атм. Растворимость ацетилена в жидком аммиаке нелинейно расчет с уменьшением температуры. Соответственно, при сжатии раствора, выделяться в газовую фазу будет больше ацетилена. Газообразный ацетилен непредсказуем, коварен и чрезвычайно взрывоопасен. Поскольку он детонирует при сжатии, а также и при нагреве до 500ºС, то совершено непонятно, как поведет его смесь с аммиаком в топливных насосах. Все эти вопросы требуют тщательного изучения и экспериментальной отработки.

С другой стороны, даже смесь ацетилена с аммиаком в пропорции 50-50% превосходит керосин по всем показателям как ракетное горючее и как хладагент. Ацетам является весьма перспективным для применения в ротационно-детонационном двигателе, который при работе на ацетаме и давлении в камере сгорания до 150 атм вообще не требует насосов.

Комбинированная схема с генератором электроэнергии для подзарядки АКБ может быть использована на классической ракете для вариантов, когда отбираемой за счет охлаждения энергии не хватает для привода ТНА. Поскольку удельная мощность электрогенератора в зависимости от частоты вращения составляет 3-5 кВт/кг, то выгоднее использовать для получения энергии генератор, а не ТЭ, в тех случаях, когда требуется высокая удельная мощность, т.е. при классическом вертикальном старте с большим ускорением. Следовательно, мощный электрический генератор, работающий через высокорейтинговые АКБ или, в идеале, через supercapattery, является оптимальным источником тока.

Вполне интересным может быть вариант с термоэмиссионным охлаждением (ТэО), кратко рассмотренным в шестой статье. Напомним, что в типичном случае, термоэмиссионное покрытие может генерировать электрическую мощность 250 кВт/м2 при температурах более 1500К. Защищаемая конструкция охлаждается при этом на 500-700 гр. С нагреваемых участков собирается электроэнергия с КПД преобразования в электричество порядка 50%. Её можно использовать для подзарядки АКБ.

Заключение

В настоящей статье были рассмотрены аккумуляторные батареи различных типов. Показано, что для традиционной сверхлегкой ракеты с быстрым вертикальным стартом наилучшим вариантом на обозримую перспективу являются литий-полимерные элементы. Наиболее перспективным направлением исследований являются гибриды суперконденсаторов и аккумуляторных батарей - supercapattery.

Переход на водород исключает потребность в электронасосах, т.к. безгенераторная схема с использованием паров водорода из рубашки охлаждения ЖРД генерирует достаточно энергии для привода насосов. Применение в качестве горючего смеси керосина с аммиаком и ацетилена с аммиаком представляется хорошей альтернативой водороду. В этом случае может быть реализована безгенераторная схема, в том числе, с выработкой водорода на борту для питания топливных элементов, но более привлекательным с точки зрения удельной массы выглядит привод от турбины электрического синхронного генератора, подзаряжающего аккумуляторные батареи. Данная схема отличается наибольшей гибкостью, поскольку частоты вращения турбины и насосов могут изменяться независимо друг от друга.

Для подзарядки батарей могут использоваться элементы термоэмиссионного охлаждения, которые уступают по эффективности теплоотбора регенеративным системам, использующим керосин, но преобразуют энергию непосредственно в электричество с КПД порядка 50%.

В следующей статье будет приведен весовой анализ ракет с электрическими насосами и турбонасосными агрегатами. Будут рассмотрены варианты различных топлив в сочетании с электрическим приводом.

Благодарности

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи и предоставленные материалы сотрудников Научно - Исследовательской Лаборатории Беспилотных авиационно-космических систем (НИЛ БАКТС) БГТУ «Военмех»: Станислава Колосенка, Алексея Колычева и Александра Никитенко.



[1] https://thealphacentauri.net/25345-o-dvigatele-rutherford/


[2] https://habr.com/ru/post/404025/


[3] http://jurnal.vniiem.ru/text/171/14-23.pdf


[4] https://www.barber-nichols.com


[5] Иванов А.И., Борисов А.В. Кислородно-водородный ЖРД для разгонных блоков ракет-носителей легкого класса с использованием водородного ТНА, разработанного для авиационного ГТД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(34), 2012, с.302-306.


[6] Иванов А.И., Косицын И.П., Борисов В.А. Анализ схем жидкостного ракетного двигателя небольшой тяги с авиационным турбонасосным агрегатом на метане // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, No 4. С. 75-80. DOI: 10.18287/2541-7533- 2016-15-4-75-80.


[7] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/455513/


[8] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/462185/


[9] Rachov, A. Pavlov, P & Tacca, H.E. & Lentini, Diego. “Electric Feed Systems for Liquid-Propellant Rockets,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 29, No. 5, 2013, pp. 1171-1180.
doi: 10.2514/1.B34714.


[10] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.


[11] Grande L, Paillard E, Hassoun J, et al. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical reality? Adv Mater. 2015;27:784–800. doi: 10.1002/adma.201403064.


[12] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.


[13] X T. Dong, P. Peng, F. Jiang, “Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion batteries subjected to very high C-rate discharge/charge operations”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 117, February 2018, pp. 261-272.


[14] Yang Yang, Yishen Xue, et al., “A Facile Microfluidic Hydrogen Peroxide Fuel Cell with High Performance: Electrode Interface and Power-Generation Properties”, ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1, 10, 5328-5335.


[15] Zhan Lin, Chengdu Liang “Lithium-Sulfur Batteries: from Liquid to Solid Cells”, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 936-958.


[16] Zhu Kunlei, Wang Chao, Chi Zixiang, Ke Fei, Yang Yang, Wang Anbang, Wang Weikun, Miao Lixiao, “How Far Away Are Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?” , Frontiers in Energy Research, vol. 7, 2019, p.123.


[17] Kaan Gegeoglu, Mehmet Kahraman, Arif Karabeyoglu. Assessment of Using Electric Pump on Hybrid Rockets. Conference: AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. DOI: 10.2514/6.2019-4124.


[18] Thomas P. J. Crompton, Battery Reference Book, Elsevier, Mar 20, 2000.


[19] Siraj Sabihuddin, Aristides E. Kiprakis and Markus Mueller, “A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies”, Energies 2015, 8, 172-216.


[20] М.Сизов, “Устройство для выравнивания напряжений на элементах батареи суперконденсаторов”, Современная Электроника, № 1, 2013, c 40-43.


[21] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.


[22] Yu LP., Chen GZ. High energy supercapattery with an ionic liquid solution of LiClO4. Farad Discuss. 2016;190:231–240. doi: 10.1039/C5FD00232J.


[23] https://www.gasworld.com/hydrogen-powered-uav-sets-record-in-the-sky/2016427.article


[24] Duan C, Kee RJ, Zhu H, Karakaya C, Chen Y, Ricote S, et al. Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells. Nature 2018;557:217–22. doi:10.1038/s41586-018-0082-6.


[25] https://naukatehnika.com/turbo-toplivnyie-elementyi-evtol.html


[26] https://nplus1.ru/news/2018/12/08/bartini


[27] А. И. Дмитренко, А. В. Иванов, В. С. Рачук. Развитие конструкций турбонасосных агрегатов для водородных ЖРД безгенераторной схемы, разработанных в КБХА. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. No 4 (24) 2010 г., с.38-48.


[28] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.


[29] В.И. Архангельский, В.Н. Хазов. Кислородно-Керосино-Аммиачные топливные композиции в ЖРД. http://lpre.de/resources/articles/83121926.pdf.


[30] R. Minato, K. Higashino, M. Sugioka and Y. Sasayama. Control of LNG Pyrolysis and Application to Regenerative Cooling Rocket Engine. https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-basics-design-applications/control-of-lng-pyrolysis....


[31] Хазов, В.Н. Ацетилено-аммиачные растворы как высокоэффективное горючее кислородных ЖРД [Teкст] / В.Н. Хазов // Труды НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко. – 2008. – No 26. – С. 48-67.




#Аэроспейснет, #ракета, #космос

Эксперты

Дмитрий Мазепин

председатель совета директоров АО «ОХК «УРАЛХИМ», заместитель председателя совета директоров ПАО «Уралкалий», член Бюро Правления РСПП, руководитель рабочей группы Фуднет НТИ

Александра Кулясова

руководитель направления «Ресурсные состояния» Университета 20.35, эмбодимент-коуч

Зоя Федотова

Руководитель проектов Департамента развития сообществ АНО «Платформа НТИ»

Владислав Широков

руководитель проекта «Центр развития сети "Точек Кипения"»

Сергей Гарбук

председатель Технического комитета 164 «Искусственный интеллект» на базе РВК

Олег Бахтияров

Лидер школы «Новые когнитивные инструменты», директор Института психонетических исследований и разработок

Виктор Кононов

генеральный директор «ЦентрПрограммСистем», координатор проекта АгроНТИ

Сергей Микушев

Руководитель Центра технологий распределённых реестров СПбГУ, проректор по научной работе Санкт-Петербургского государственного университета

Михаил Свердлов

контент-директор онлайн-школы английского языка Skyeng

Евгений Белянко

вице-президент НП «ГЛОНАСС» по технологиям, советник руководителя рабочей группы рынка НТИ Автонет

Евгений Куценко

директор Центра «Российская кластерная обсерватория» Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ

Дарья Гриц

директор по стратегии продукта для университетов и школ онлайн-школы Skyeng

Павел Гудков

заместитель генерального директора Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере

Кураторы «Точек кипения»

«Осенний навигатор» глазами сотрудников «Платформы НТИ» и Университета 20.35

Михаил Чистяков

Проректор по стратегическому развитию Ярославского государственного университета

Тарас Пустовой

технический директор Университета 20.35

Денис Коричин

Руководитель сообщества «Конструкторы сообществ практики»

Николай Косвинцев

общественный лидер «Точки кипения – Пермь», руководитель направления «Экосистема НТИ» Агентства инвестиционного развития Пермского края

Александр Ларьяновский

управляющий партнер онлайн-школы Skyeng

Иван Тетерин

программный директор университетской «Точки Кипения» в ТГПУ им. Л. Н. Толстого (Тула)

Николай Живаев

директор Центра трансфера технологий ЯрГУ им. П. Г. Демидова, программный директор университетской «Точки кипения» ЯрГУ

Лариса Малышева

программный директор «Точки кипения - Екатеринбург», директор МВА-Центра Уральского федерального университета

Виктор Достов

руководитель группы аналитики Центра технологий распределённых реестров СПбГУ, председатель Совета и д-р по исследованиям и разработкам Ассоциации участников рынка электронных денег и денежных переводов

Брехач Родион

управляющий парнер Группы инновационных образовательных компаний «Каменный город», лидер Клуба мышления в Перми

Раиса Малышева

Руководитель проектов, аналитик Проектного офиса НТИ «Российской венчурной компании»

Валентина Иванова

Д-р эконом. наук, профессор, ректор МГУТУ им. К. Г. Разумовского (ПКУ), председатель Всероссийского педагогического собрания

Мария Галямова

руководитель Инфраструктурного центра HealthNet

Дмитрий Шаменков

директор НОЦ «Информационные и социальные технологии в медицине» Первого МГМУ им. И. М. Сеченова, основатель «Школы открытого диалога», член Экспертной коллегии и ментор Фонда «Сколково»

Сергей Анисимов

директор по операциям компании «Национальный БиоСервис», вице-президент Национальной ассоциации биобанков и специалистов по биобанкированию

Юлия Кошурникова

программный директор «Точки кипения» в Иркутске

Евгений Пен

исполнительный директор Центра компетенций Национальной технологической инициативы по направлению «Технологии распределённых реестров» на базе СПбГУ

Игорь Чаусов

Ведущий эксперт Фонда «ЦСР Северо-Запад», эксперт рабочей группы EnergyNet НТИ

Марина Дегтярь

программный директор «Точки кипения» в Тюмени

Олег Гранстрем

директор по развитию бизнеса компании «Национальный БиоСервис», вице-президент Национальной ассоциации биобанков и специалистов по биобанкированию

Фёдор Слюсарчук

руководитель образовательного направления АНО «Университет НТИ 20.35»

Нурлан Киясов

директор центра новых образовательных технологий EdCrunch University НИТУ «МИСиС»

Анатолий Левенчук

преподаватель Школы системного мышления

Вера Адаева

руководитель центра цифрового развития Агентства стратегических инициатив

Константин Тетерин

Лидер проекта «Точка Кипения Белгород», генеральный директор «Корпорации "Развитие"» Белгородской области

Константин Горцевский

руководитель проекта департамента развития сети «Точек кипения»

Анна Рада

Директор департамента регионального развития Корпорации развития Тульской области

Андрей Комиссаров

директор сервиса диагностики и отбора Университета 20.35

Мария Колодина

контент-редактор Департамента продюсирования знаний АНО «Платформа НТИ»

Анатолий Семенов

ответственный исполнитель проекта по развитию сети Точек кипения на базе университетов АНО «Платформа НТИ», директор техноброкерского агентства «Деловой Альянс»

Алина Яшина

руководитель программы Департамента развития сообществ «Точек кипения»

Роман Усатов-Ширяев

генеральный директор группы компаний Robotikum

Александрина Клюс

руководитель Центра сетевых мероприятий АНО «Платформа НТИ»

Дмитрий Судаков

руководитель проекта «Атлас новых профессий»

Олег Мальсагов

руководитель проекта по развитию сети «Точек кипения» на базе университетов АНО «Платформа НТИ», член исполкома набсовета АНО «Университет 2035», руководитель Лаборатории по открытию «Точек кипения» на базе университетов в рамках интенсива «Остров 10-22»

Александр Пинский

генеральный директор АНО «Отраслевой центр МАРИНЕТ»

Василиса Пешкова

руководитель проектов АНО «Платформа НТИ»

Мария Долгих

руководитель международных проектов АНО «Платформа НТИ»

Николай Ютанов

руководитель исследовательской группы «Конструирование будущего», ведущий Школы прогностического мышления

Алексей Федосеев

президент Ассоциации участников технологических кружков

Сергей Салкуцан

программный директор «Точки кипения – Политех», заместитель руководителя дирекции Центра компетенций НТИ «Новые производственные технологии» СПбПУ Петра Великого

Даниил Мазуровский

лидер «Клуба мышления» в Екатеринбурге

Виталий Генаров

руководитель проектов Университета «20.35»

Кирилл Конев

руководитель отдела аналитики рынков и технологий Департамента архитектуры НТИ и аналитики АНО «Платформа НТИ»

Лиана Кобзева

программный директор «Точки кипения» в Томске

Любовь Кириенко

руководитель программ развития сети, департамент развития сети «Точек кипения» АНО «Платформа НТИ»

Юлия Гудач

директор по развитию сети АНО «Платформа НТИ»

Наталья Кульбятская

директор Департамента продюсирования знаний АНО «Платформа НТИ»

Ксения Андреева

директор по развитию сервисов АНО «Платформа НТИ»

Александр Крылатов

координатор «Клуба мышления» в Санкт-Петербурге

Василий Буров

программный директор «Клубов мышления»

Сергей Абдыкеров

руководитель Департамента архитектуры НТИ и аналитики АНО «Платформа НТИ»

Ольга Такшаитова

руководитель проекта Центра развития сети «Точек кипения» Департамента развития сообществ АНО «Платформа НТИ»

Михаил Самсонов

директор медицинского департамента «Р-Фарм», заместитель руководителя рынка HealthNet

Александр Шумский

президент Национальной палаты моды, лидер направления FashionNet

Александр Гурко

президент Федерального сетевого оператора в сфере навигационной деятельности Некоммерческого партнерства «Содействие развитию и использованию навигационных технологий» (НП «ГЛОНАСС»)

Олег Гринько

соруководитель рабочей группы EnergyNet НТИ, директор ООО «Т-Система»

Олег Подольский

координатор Центра компетенций по кадрам для цифровой экономики Национальной программы «Цифровая экономика РФ»

Валентин Макаров

лидер рынка SafeNet НТИ, президент компании «РУССОФТ»

Кирилл Игнатьев

председатель совета директоров группы «Русские инвестиции», футуролог, преподаватель Университета 20.35

Евгений Казанов

руководитель экспедиции «Эковолна»

Елена Брызгалина

завкафедрой философского факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, преподаватель Университета 20.35

Василий Третьяков

генеральный директор АНО "Университет 20.35"

Константин Кичинский

руководитель центра «Франшиза НТИ», АНО «Платформа НТИ»

Алексей Чадаев

директор Института развития парламентаризма, преподаватель Университета 20.35

Ирина Гордина-Невмержицкая

эксперт по коммуникациям, кандидат социологических наук

Вячеслав Трактовенко

основатель «Городского цифрового акселератора» CDA.vc, региональный координатор «Клуба лидеров» в Санкт-Петербурге и Ленобласти

Андрей Силинг

исполнительный директор АНО «Платформа НТИ», руководитель проекта «Клубы мышления», руководитель штаба интенсива «Остров 10-22»

Андрей Ломоносов

соруководитель направления «Биомедицина» HealthNet НТИ

Владимир Статут

генеральный директор компании ООО «Нейроматикс»

Ольга Прудковская

директор по развитию сообщества в проекте Кружкового движения НТИ «Практики будущего»

Сергей Жуков

соруководитель рабочей группы «Аэронет» НТИ

Дмитрий Холкин

директор Центра Развития Цифровой Энергетики фонда "ЦСР" Северо-Запад

Алексей Басов

инвестиционный директор РВК

Андрей Иващенко

соруководитель рабочей группы NeuroNet НТИ, профессор РАН

Алексей Боровков

соруководитель рабочей группы «Технет» НТИ, руководитель Центра НТИ СПбПУ «Новые производственные технологии», проректор по перспективным проектам СПбПУ

Александр Повалко

генеральный директор, председатель Правления АО «РВК»

Екатерина Морозова

директор открытого университета «Сколково», лидер проекта «Наставник «Кружкового движения» НТИ, преподаватель Университета 20.35

Марина Ракова

заместитель Министра просвещения Российской Федерации

Дмитрий Земцов

проректор по развитию ДВФУ, соруководитель рабочей группы «Кружкового движения» НТИ, преподаватель Университета 20.35

Руслан Карманный

руководитель Казначейства и Корпоративных финансов Группы EuroChem AG (Швейцария). Аналитик

Дмитрий Песков

специальный представитель Президента РФ по вопросам цифрового и технологического развития

Принять участие

8, 11, 15, 18, 22, 25 июня 2020 года

Искусственный интеллект в медицине

Мероприятия НТИ

Подписка на обновления

«Информбюро 20.35» делает почтовую рассылку самых интересных публикаций один раз в неделю. Чтобы подписаться на нее, зарегистрируйтесь или войдите через свою учетную запись на платформе leader-id.ru.