Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems

Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems

The main issues associated with the development of two-phase mechanically pumped loops (2f-MPL) for thermal control systems of spacecraft with large heat dissipation were formulated back in the early 80s. They have undeniable advantages over single-phase loops with mechanical pumping and two-phase c...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2022
Автори: Горбенко, Г. А., Гакал, П. Г., Турна, Р. Ю., Годунов, А. М.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Journal of Mechanical Engineering 2022
Онлайн доступ:https://journals.uran.ua/jme/article/view/248497
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Journal of Mechanical Engineering

Репозитарії

Journal of Mechanical Engineering
id journalsuranuajme-article-248497
record_format ojs
institution Journal of Mechanical Engineering
collection OJS
language English
format Article
author Горбенко, Г. А.
Гакал, П. Г.
Турна, Р. Ю.
Годунов, А. М.
spellingShingle Горбенко, Г. А.
Гакал, П. Г.
Турна, Р. Ю.
Годунов, А. М.
Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
author_facet Горбенко, Г. А.
Гакал, П. Г.
Турна, Р. Ю.
Годунов, А. М.
author_sort Горбенко, Г. А.
title Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
title_short Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
title_full Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
title_fullStr Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
title_full_unstemmed Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems
title_sort retrospective review of a two-phase mechanically pumped loop for spacecraft thermal control systems
title_alt Ретроспективный обзор разработок двухфазных контуров теплопереноса с насосной прокачкой теплоносителя для систем обеспечения теплового режима космических аппаратов
Ретроспективний огляд розробок двофазних контурів теплопереносу з насосним прокачуванням теплоносія для систем забезпечення теплового режиму космічних апаратів
description The main issues associated with the development of two-phase mechanically pumped loops (2f-MPL) for thermal control systems of spacecraft with large heat dissipation were formulated back in the early 80s. They have undeniable advantages over single-phase loops with mechanical pumping and two-phase capillary pumped loops at power more than 6 kW and heat transfer distance more than 10 meters. Intensive research and development of such systems started in the USA together with European, Canadian and Japanese specialists due to plans to build new high-power spacecraft and the Space Station Freedom project. In the 90's, S. P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia (Russia) was developing a 2f-MPL for the Russian segment of the International Space Station with the capacity of 20...30 kW. For this purpose, leading research organizations of the former Soviet Union were involved. In the last two decades, interest in two-phase heat transfer loops has significantly increased because of high-power stationary communications satellites and autonomous spacecraft for Lunar and Martian missions. The paper presents a retrospective review of worldwide developments of 2f-MPLs for thermal control systems of spacecraft with large heat dissipation from the early 80's to the present. The participation of scientists and engineers of the Ukrainian National Aerospace University "KhAI" and the Center of Technical Physics is considered. The main directions of research, development results, and scientific and technical problems on the way to the practical implementation of such system are considered. Despite a large amount of research and development work done, there were no practically implemented projects of spacecraft with the high-power thermal control system until recent days. The first powerful stationary satellite with the 2f-MPL was SES-17 satellite on the NEOSAT platform by Thales Alenia Space - France. The satellite was successfully launched into space on October 24, 2021 by onboard Ariane 5 launcher operated by Arianespace from the Europe’s Spaceport in Kourou, French Guiana.
publisher Journal of Mechanical Engineering
publishDate 2022
url https://journals.uran.ua/jme/article/view/248497
work_keys_str_mv AT gorbenkoga retrospectivereviewofatwophasemechanicallypumpedloopforspacecraftthermalcontrolsystems
AT gakalpg retrospectivereviewofatwophasemechanicallypumpedloopforspacecraftthermalcontrolsystems
AT turnarû retrospectivereviewofatwophasemechanicallypumpedloopforspacecraftthermalcontrolsystems
AT godunovam retrospectivereviewofatwophasemechanicallypumpedloopforspacecraftthermalcontrolsystems
AT gorbenkoga retrospektivnyjobzorrazrabotokdvuhfaznyhkonturovteploperenosasnasosnojprokačkojteplonositelâdlâsistemobespečeniâteplovogorežimakosmičeskihapparatov
AT gakalpg retrospektivnyjobzorrazrabotokdvuhfaznyhkonturovteploperenosasnasosnojprokačkojteplonositelâdlâsistemobespečeniâteplovogorežimakosmičeskihapparatov
AT turnarû retrospektivnyjobzorrazrabotokdvuhfaznyhkonturovteploperenosasnasosnojprokačkojteplonositelâdlâsistemobespečeniâteplovogorežimakosmičeskihapparatov
AT godunovam retrospektivnyjobzorrazrabotokdvuhfaznyhkonturovteploperenosasnasosnojprokačkojteplonositelâdlâsistemobespečeniâteplovogorežimakosmičeskihapparatov
AT gorbenkoga retrospektivnijoglâdrozrobokdvofaznihkonturívteploperenosuznasosnimprokačuvannâmteplonosíâdlâsistemzabezpečennâteplovogorežimukosmíčnihaparatív
AT gakalpg retrospektivnijoglâdrozrobokdvofaznihkonturívteploperenosuznasosnimprokačuvannâmteplonosíâdlâsistemzabezpečennâteplovogorežimukosmíčnihaparatív
AT turnarû retrospektivnijoglâdrozrobokdvofaznihkonturívteploperenosuznasosnimprokačuvannâmteplonosíâdlâsistemzabezpečennâteplovogorežimukosmíčnihaparatív
AT godunovam retrospektivnijoglâdrozrobokdvofaznihkonturívteploperenosuznasosnimprokačuvannâmteplonosíâdlâsistemzabezpečennâteplovogorežimukosmíčnihaparatív
first_indexed 2024-06-01T14:44:37Z
last_indexed 2024-06-01T14:44:37Z
_version_ 1800670362973765632
spelling journalsuranuajme-article-2484972022-01-12T10:56:09Z Retrospective Review of a Two-Phase Mechanically Pumped Loop for Spacecraft Thermal Control Systems Ретроспективный обзор разработок двухфазных контуров теплопереноса с насосной прокачкой теплоносителя для систем обеспечения теплового режима космических аппаратов Ретроспективний огляд розробок двофазних контурів теплопереносу з насосним прокачуванням теплоносія для систем забезпечення теплового режиму космічних апаратів Горбенко, Г. А. Гакал, П. Г. Турна, Р. Ю. Годунов, А. М. The main issues associated with the development of two-phase mechanically pumped loops (2f-MPL) for thermal control systems of spacecraft with large heat dissipation were formulated back in the early 80s. They have undeniable advantages over single-phase loops with mechanical pumping and two-phase capillary pumped loops at power more than 6 kW and heat transfer distance more than 10 meters. Intensive research and development of such systems started in the USA together with European, Canadian and Japanese specialists due to plans to build new high-power spacecraft and the Space Station Freedom project. In the 90's, S. P. Korolev Rocket and Space Corporation Energia (Russia) was developing a 2f-MPL for the Russian segment of the International Space Station with the capacity of 20...30 kW. For this purpose, leading research organizations of the former Soviet Union were involved. In the last two decades, interest in two-phase heat transfer loops has significantly increased because of high-power stationary communications satellites and autonomous spacecraft for Lunar and Martian missions. The paper presents a retrospective review of worldwide developments of 2f-MPLs for thermal control systems of spacecraft with large heat dissipation from the early 80's to the present. The participation of scientists and engineers of the Ukrainian National Aerospace University "KhAI" and the Center of Technical Physics is considered. The main directions of research, development results, and scientific and technical problems on the way to the practical implementation of such system are considered. Despite a large amount of research and development work done, there were no practically implemented projects of spacecraft with the high-power thermal control system until recent days. The first powerful stationary satellite with the 2f-MPL was SES-17 satellite on the NEOSAT platform by Thales Alenia Space - France. The satellite was successfully launched into space on October 24, 2021 by onboard Ariane 5 launcher operated by Arianespace from the Europe’s Spaceport in Kourou, French Guiana. Основные вопросы, связанные с разработкой двухфазных контуров теплопереноса с механической прокачкой теплоносителя для систем обеспечения теплового режима космических аппаратов с большой энерговооруженностью, сформулированы еще в начале 80х. Они имеют неоспоримые преимущества по сравнению с однофазными контурами с механической прокачкой и двухфазными контурами с капиллярной прокачкой при мощности более 6 кВт и расстоянии теплопереноса более 10 м. Интенсивные исследования и разработки таких систем начаты в США совместно с европейскими, канадскими и японскими специалистами в связи с планами создания новых космических аппаратов большой мощности и проектом орбитальной станции Freedom. В 90-е годы в РКК «Энергия» имени С. П. Королёва (Россия) велись работы по созданию двухфазного контура теплопереноса с механической прокачкой теплоносителя для российского сегмента Международной космической станции (МКС) мощностью 20–30 кВт. Для этого были задействованы ведущие исследовательские организации бывшего СССР. Интерес к двухфазным контурам в последние два десятилетия существенно вырос в связи с проектами мощных стационарных космических платформ и различных лунных и марсианских миссий. В статье представлен ретроспективный обзор мировых разработок двухфазных контуров теплопереноса с механической прокачкой теплоносителя для систем обеспечения теплового режима космических аппаратов с большой энерговооруженностью с начала 80-х годов до настоящего времени. Рассмотрено участие в разработках ученых и инженеров Национального аэрокосмического университета «ХАИ» и Центра технической физики (Харьков, Украина). Освещены основные направления исследований, результаты разработок и научно-технические проблемы на пути практической реализации двухфазной системы. Несмотря на большой объем выполненных поисковых и опытно-конструкторских работ, до недавнего времени не было практически реализованных проектов космических аппаратов с двухфазным контуром теплопереноса большой мощности. Первым мощным стационарным спутником с двухфазным контуром теплопереноса стал спутник SES-17 на платформе NEOSAT компании Thales Alenia Space - France. Спутник выведен на орбиту 24 октября 2021 года ракетой Ariane-5 с космодрома Куру, Французская Гвиана. Основні питання, пов'язані з розробкою двофазних контурів теплопереносу з механічним прокачуванням теплоносія для систем забезпечення теплового режиму космічних апаратів з великою енергоозброєністю сформульовані ще на початку 80-х. Вони мають незаперечні переваги порівняно з однофазними контурами з механічним прокачуванням і двофазними контурами з капілярним прокачуванням за потужності понад 6 кВт і відстані теплопереносу понад 10 м. Інтенсивні дослідження і розробки таких систем розпочаті в США спільно з європейськими, канадськими і японськими фахівцями у зв'язку з планами створення нових космічних апаратів великої потужності і проєктом орбітальної станції Freedom. У 90-ті роки в РКК «Енергія» імені С. П. Корольова (Росія) велися роботи зі створення двофазного контуру теплопереносу з механічним прокачуванням теплоносія для російського сегменту Міжнародної космічної станції (МКС) потужністю 20–30 кВт. Для цього були задіяні провідні дослідницькі організації колишнього СРСР. Інтерес до двофазних контурів в останні два десятиліття істотно зріс через проекти потужних стаціонарних космічних платформ та різних місячних і марсіанських місій. У статті поданий ретроспективний огляд світових розробок двофазних контурів теплопереносу з механічним прокачуванням теплоносія для систем забезпечення теплового режиму космічних апаратів з великою енергоозброєністю з початку 80-х років дотепер. Розглянуто участь у розробках вчених та інженерів Національного аерокосмічного університету «ХАІ» та Центру технічної фізики (Харків, Україна). Висвітлено основні напрями досліджень, результати розробок та науково-технічні проблеми на шляху практичної реалізації двофазної системи. Незважаючи на великий обсяг виконаних пошукових і дослідно-конструкторських робіт, до недавнього часу не було практично реалізованих проектів космічних апаратів з двофазним контуром теплопереносу великої потужності. Першим потужним стаціонарним супутником з двофазним контуром теплопереносу став супутник SES-17 на платформі NEOSAT компанії Thales Alenia Space-France. Супутник виведений на орбіту 24 жовтня 2021 року ракетою Ariane-5 з космодрому Куру, Французька Гвіана. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2022-01-12 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/248497 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 24 No. 4 (2021); 27-37 Проблемы машиностроения; Том 24 № 4 (2021); 27-37 Проблеми машинобудування; Том 24 № 4 (2021); 27-37 2709-2992 2709-2984 en https://journals.uran.ua/jme/article/view/248497/248457 Copyright (c) 2021 Г. А. Горбенко, П. Г. Гакал, Р. Ю. Турна, А. М. Годунов http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0

Схожі ресурси