ОТЧЕТ о выполнении НИОКР по теме: "Разработка и испытания прототипов кинетического реактивного двигателя (КРД) с рабочим процессом за счет утилизации кинетической энергии космического мусора. Разработка и испытания экспериментального образца мишени прототипа двигателя." (договор №3626ГС1/60541 от 24.07.2020) (заключительный)

Объектом исследования является прототип кинетического реактивного двигателя и его рабочий процесс. Цель 1 этапа работы – разработка методики испытаний, моделирование условий для проведения экспериментальных работ, разработка мишеней и элементов конструкции прототипа кинетического реактивного двигателя. Цель э2 тапа работ – проектирование и изготовление ударников и мишеней, доработка и модификация образцов мишеней (или их функциональных аналогов для адекватного моделирования рабочего процесса) и сборка и модификация прототипов кинетического реактивного двигателя и упрощенных моделей-двигателей, испытания прототипов с низкоскоростным и высокоскоростным воздействием (или упрощенных моделей-двигателей - их функциональных аналогов с моделированием воздействия), обработка и анализ результатов. В результате выполнения работ 1 этапа разработана математическая модель рабочего процесса кинетического реактивного двигателя, программа и методика испытаний. В термобарокамере стенда смоделированы условия для экспериментальных исследований прототипов двигателей и конструктивных элементов (за исключением невесомости). Спроектированы и изготовлены образцы мишеней и конструктивных элементов двигателей (отражателя и подвески). Проведены экспериментальные работы с изготовленными конструктивными элементами. Подтверждена работоспособность выбранных технических решений в условиях, идентичных условиям открытого космоса (в вакууме при температуре до 115 ◦С). Осуществлена подготовка экспериментальных работ следующего этапа НИОКР В результате выполнения работ 2 этапа в термобарокамере стенда в условиях, аналогичных условиям космоса, проведены серии экспериментов с прототипами кинетических двигателей (включая модели-двигатели) с низкоэнергетическим (термосублимационные и комбинированные термосублимационно-каталитические двигатели) и высокоэнергетическим (импульсные двигатели с активной мишенью) воздействием. Подтверждена принципиальная работоспособность и эффективность предложенной схемы. Подтверждена инвариантность рабочего процесса двигателя к источнику энергии. Получены экспериментальные скоростные характеристики прототипов двигателей при высокоэнергетическом столкновении, более чем в 3,5 раза превышающие ожидаемые расчетные, при использовании модельного отражателя упрощенной (технологической) конструкции. В достаточно широких пределах подтверждена автомодельность рабочего процесса по величине относительного вылета мишени от поверхности отражателя. Выявлено, что основные характеристики рабочего процесса являются функцией практически одной переменной – энергии, подведенной к продуктам газификации мишени от внешних или внутренних источников энергии. В моделируемых условиях не происходит деструкции использованных конструкционных материалов прототипов при достигнутом тепловом и динамическом воздействии. Созданные промежуточные решения (модели-двигатели «Импульс-С», «Импульс-ТС», «Импульс-А») могут быть эффективно использованы как самостоятельные изделия. Намеченная программа исследований НИОКР Этапа 1 (июль 2020 г. - февраль 2021 г.) выполнена в полном объеме и проведена успешно. Намеченная программа исследований НИОКР Этапа 2 (март 2021 г. - март 2022 г.) выполнена в достаточном объеме и проведена успешно. В целом НИОКР выполнена в достаточном объеме и проведена успешно.