ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОДОРОДОМ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОПИТАНИЯ ОРБИТАЛЬНОГО КОРАБЛЯ

Системы энергопитания орбитальных кораблей целесообразно создавать на основе водородокислородных электрохимических генераторов, которые во время полёта производят электроэнергию и воду. Вся совокупность процессов, реализуемых в системе хранения, подготовки и выдачи водорода, может быть представлена в виде трёх основных этапов: предполётная заправка бортовых криобаков водородом с последующим переводом его в жидкое состояние при сверхкритическом давлении; отбор из криобаков однофазного водорода с выполнением процедур поддержания постоянного давления; эвакуация водорода из криобаков в наземные стационарные и транспортные системы хранения. Рассматриваются термодинамические особенности процессов, которые осуществляются в пределах каждого из указанных этапов. Показано, что перевод двухфазного водорода, заправленного в криобаки, в однофазное жидкое состояние со сверхкритическим давлением производится в изохорном процессе в результате подвода к нему тепла. Получены дифференциальные уравнения, описывающие термодинамические параметры водорода, находящегося в криобаке, из которого непрерывно отбирается часть продукта. Численное решение уравнений позволяет найти, каким должен быть повод тепла к криобаку для поддержания в нём постоянного давления водорода. Из анализа процессов эвакуации водорода из криобаков на стартовом или посадочном комплексах орбитального корабля установлено, что часть водорода в виде жидкости может быть выдана из криобаков в систему его наземного хранения.