Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Георгий Васильев из Казани предложил конструкцию стратосферного летательного аппарата, которая решает проблему энергоснабжения на большой высоте. Вместо солнечных батарей — замкнутый термодинамический цикл и использование тепла для управления подъемной силой.
Изображение: ФИПС
Стратосферные платформы — аппараты легче воздуха, которые находятся на высоте 10–25 километров. Их используют для связи, наблюдения и ретрансляции сигналов. Однако широкому внедрению мешает недостаток энергии. Солнечные панели с аккумуляторами ограничены по мощности, а традиционные двигатели теряют эффективность в разреженном воздухе.
Васильев предлагает двигатель замкнутого цикла внешнего сгорания. В нем рабочее тело циркулирует по замкнутому контуру и не контактирует с атмосферой. Основные элементы — внешняя камера сгорания, расширительная машина (турбина), насос и конденсатор. В качестве рабочего тела используется органический хладагент с низкой температурой кипения, например R134a или другие составы.
Конденсатор двигателя имеет охлаждающие поверхности, которые контактируют с внутренней стороной оболочки. Тепло от конденсации передается подъемному газу (гелию), нагревая его. Это позволяет управлять подъемной силой без сброса балласта. Дополнительные теплообменники расположены на внешней поверхности аппарата и охлаждаются стратосферным воздухом.
Двигатель работает на авиационном керосине. Для подачи воздуха используется нагнетатель, который обеспечивает горение независимо от высоты и плотности атмосферы. Винты вращаются с большим моментом, что позволяет использовать широкие лопасти без превышения скорости звука.
Аппарат рассчитан на длительное барражирование. Предусмотрена дозаправка топливом и газом в полете через стыковочный узел. Слоты полезной нагрузки имеют стандартизированные интерфейсы и могут обогреваться за счет тепла от двигателя. Система управления перераспределяет тепловые потоки между оболочкой, внешним контуром и бортовой аппаратурой. По расчетам, такая схема позволяет аппарату работать в условиях полной темноты и при сильных ветрах, где солнечные платформы оказываются бессильны.