В настоящее время существует большое разнообразие типов топливных элементов, различающихся по виду применяемых компонентов топлив, составу электролита, материалу и конструкции электродов и т. п. Однако в большинстве случаев в качестве горючего применяется водород, а в качестве окислителя — кислород, что объясняется преимуществом таких топливных элементов в величине удельной мощности и др. Именно такие топливные элементы уже получили применение в космонавтике, хотя в будущем возможно применение и элементов иных типов.
Работам по созданию топливных элементов для космических аппаратов в США уделяется большое внимание. В частности, разработку подобных элементов на водороде и кислороде ведет фирма Дженерал Электрик с ионообменными мембранами из полимерного материала. В 1960 г. фирма провела первые летные испытания небольшой топливной батареи на баллистической ракете в полете по суборбитальной траектории высотой около 1000 км; так была продемонстрирована работоспособность топливных элементов в условиях невесомости. В 1961 г. испытания в условиях невесомости проводились в полетах самолета по параболическим траекториям. Тогда же фирма начала разработку топливных элементов для двухместного пилотируемого искусственного спутника Земли «Джеминай» (рис. 107). Отдельные топливные элементы сводятся в блоки из 32 последовательно соединенных элементов, заключенные в контейнеры длиной 12,5 см, а затем три таких блока, соединяемые параллельно, помещаются в общий контейнер весом 30,8 кГ, длиной 63 см и диаметром 32 см.
|
Чтобы проиллюстрировать диапазон требующих учета факторов, можно привести пример. В случае применения турбогенераторных преобразователей энергии наличие вращающихся машинных частей (ротора) со значительным моментом инерции сильно усложняет проблему динамической стабилизации летательного аппарата, что может даже исключить возможность применения таких установок, в частности, на космических обсерваториях.
Поскольку именно вес электростанции является основным в общем весе электроракетной двигательной установки, то к. п. д. двигателя может оказаться решающим при выборе типа двигателя для применения на ракете данного назначения.
Кратковременно электротермические двигатели могут развивать еще значительно большие тяги, что может оказаться очень важным при маневрировании.