roketsan Roketsan Roket Sanayii ve Ticaret A.Ş. UYDU İTKİ SİSTEMLERİ İÇİN TEKNOLOJİ KARŞILAŞTIRMASI ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 14.05.2014 roketsan GİRİŞ UYDU İTKİ SİSTEMİ SINIFLANDIRMASI ROKETSAN’DAKİ MEVCUT ÇALIŞMALAR KİMYASAL UYDU İTKİ SİSTEMLERİ PLAZ MA İTKİ SİSTEMLERİ DEĞERLENDİRME VE SONUÇ 14.05.2014 1/22 TAKDİM PLANI ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 2/22 1 GİRİŞ roketsan UYDU İTKİ SİSTEMİ NEDİR? 1. Görev gereksinimlerine göre uzay aracını alçak dünya yörüngesinden daha yüksek yörüngelere transfer eden, 2. Uzay aracının yönelimini kontrol eden ve yörünge düzeltmeleri yapan, 3. Uzay aracının görevi sonunda, gerekirse aracın kontrollü şekilde irtifasını alçaltıp atmosfere sokan, 4. Yüksek teknoloji ürünü Sevk Sistemi’dir. UİS’nin kullanım alanları: 1. Uydular: Keşif Gözetleme Uydusu (Göktürk türevi uydular), İletişim Uyduları (Türksat türevi uydular), Takım Uydular (İstihbarat Uyduları) 2. Uydu Fırlatma Sistemleri: Stabilizasyon Motorları benzerleri, Kademe Ayırma Motorları benzerleri 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 3/22 GİRİŞ roketsan UYDU İTKİ SİSTEMİ KİMYASAL İTKİ SİSTEMLERİ Sıvı Yakıtlı Tek Yakıtlı Çift Yakıtlı Katı Yakıtlı ELEKTRİKLİ İTKİ SİSTEMLERİ DİĞER Soğuk Gaz Nükleer Solar Yelken Solar Isıtmalı Foton Plazma (Elektromanyetik) Durağan Plazma Darbeli Plazma Elektrostatik Elektrotermal İyon İtici Resistojet Elektrik Alan İtici Arkjet Magneto Plazma Dinamik 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 4/22 2 roketsan ROKETSAN’DAKİ MEVCUT ÇALIŞMALAR 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. roketsan 5/22 GÖKTÜRK-1 ÜRETİM, ENTEGRASYON VE TEST FAALİYETLERİ 2009 Yılı GÖKTÜRK KUİS başlangıç GÖKTÜRK-1 Projesi kapsamında UİS ile ilgili eğitim, mühendislik, tedarik, üretim, montaj ve test aktivitelerine tam zamanlı katılım Yurt içi uydu projelerine kapsamında katılım ve destek 14.05.2014 KUİS ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 6/22 3 roketsan MEVCUT DURUM SOĞUK GAZ İTKİ SİSTEMİ GELİŞTİRME ÇALIŞMALARI N2 TANKI Tank Açma/Kapama Vanası Tip-K Mekanik Basınç Regülatörü (Gloor) 24 V Açma/Kapama Vanası – XV1 24V İtici Açma/Kapama Vanası-XV2 Trim Orifisi Orifis TT-6 TT-7 T 24V, 4-20mA Debi Ölçer F FT-1 P P T P T PT-1 TT-1 PT-2 TT-2 4-20mA Tip-K 4-20mA Tip-K PT-3 P T T PT-4 TT_3 4-20mA Tip-K TT-4 (K) 4-20mA Tip-K 170 P P T PT-5 PT-7, PT-8 TT-5 4-20mA Tip-K EFPC 350 160 325 150 300 140 4-20mA Sicaklik Basinc Kutle 165 7.5 7 150 275 145 6.5 Basinc (Bar) Sicaklik (K) Basinc (bar) 155 130 250 120 225 110 6 Kutle (kg) 160 5.5 140 5 135 130 8 4.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 zaman (s) 200 0 5 100 10 4 20 15 zaman (s) 100N’a kadar olan Soğuk Gaz İticiler test edilebilmektedir. 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. roketsan 7/22 MEVCUT DURUM TEK / ÇİFT YAKITLI UİS BESLEME SİSTEMİ TEST DÜZENEĞİ P Regulator Relief Valve N2 Water Tank Water Check Valve Solenoid Valve Nitrogen Tank N2 Thermocouple Manual Valve Pump Fill / Drain Valve P Orifice P Pressure Transducer T T P Solenoid Valve Flowmeter Latch Valve Manual Valve Vacuum Pump Test düzeneği ile dinamik akış analiz doğrulama yeteneği kazanılacaktır. Çalışmalar devam etmektedir. 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 8/22 4 roketsan KİMYASAL UYDU iTKİ SİSTEMLERİ 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 9/22 TEK YAKITLI KİMYASAL UYDU İTKİ SİSTEMİ roketsan Doldurma/Boşaltma Vanası BASINÇ SENSÖRÜ P Basınç Sensörü GAZ Yakıt Filtresi YAKIT YAKIT TANKI Açma/Kapama Vanası P İtici Vanası FİLTRE Vidalı Bağlantı Ayar (Trim) Orifisi DOLDURMA BOŞALTMA VANASI AÇMA/KAPAMA VANASI TEK YAKITLI İTİCİ 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 10/22 5 ÇİFT YAKITLI KİMYASAL UYDU İTKİ SİSTEMİ roketsan He He P NC P P NO NC NC NO N2O4 MMH NC NC P P NO NO LAE 10N Thrusters 14.05.2014 10N Thrusters ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 11/22 roketsan ELEKTRİKLİ iTKİ SİSTEMLERİ 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 12/22 6 ELEKTRİKLİ İTKİ SİSTEMLERİ roketsan a. Rezistojet b. Arkjet c. Hall Etkili İtici d. İyon İtici e. Darbeli Plazma İtici f. Alan Etkili Elektrostatik İtici g. Magnetoplazmadinamik İtici 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 13/22 roketsan HALL ETKİLİ İTİCİLİPLAZMA İTKİ SİSTEMİ Hall Etkili İtici Şematik Gösterimi Tipik Hall Etkili İtki Sistemi Şematik Gösterimi 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 14/22 7 SMALLSAT GETİRİ GÖTÜRÜ ÇALIŞMASI roketsan •Getiri-Götürü analizi fırlatma kütlesi 150kg olan küçük yer gözlem uydusu için yapılmıştır. • Çalışma 5 farklı itki sistemi için gerçekleştirilmiştir. •Sonuçlar aşağıdaki tabloda verilmiştir. SMALL SAT Getiri Götürü Analizi Sonuçları [2] Soğuk Gaz Yakıt Kuru Kütle Yakıt Özkütlesi Kullanılabilir Yakıt Hacmi Yakıt Kütlesi Ömür Başlangıcı Isp İtki Aktif Güç Karmaşıklık Lojistik Delta V 14.05.2014 Tek Yakıtlı UİS N2 18 0.39 g/cc (@330 bar) N2H4 14.2 9000 6500 1.02 Yüksek Performans Yeşil Yakıt ADN Bazlı 14.2 1.24 (@ 20°C) 6500 Hall Etkili İtici Çift Yakıtlı UİS Birim Xenon 20 N2O4 / N2H4 18 — kg 1.46 1.4 / 1.02 g/cc 2500 5400 cc kg 3.5 6.7 8.5 3.65 6.5 74 s 218 s 230 s 1000 s 310 s s 4 < 20 2 2 18 4 < 20 3 4 94 4 < 40 3 2 122 0.005 80-320 4 2 280 40 < 30 4 5 137 N W — — m/s ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 15/22 roketsan İLETİŞİM UYDUSU GETİRİ GÖTÜRÜ ÇALIŞMASI •Getiri-Götürü analizi fırlatma kütlesi 2650kg olan bir iletişim uydusu için yapılmıştır. •N-S ve E-W manevraları iki farklı itki sistemi ile yapılmıştır. •Sonuçlar aşağıdaki tabloda verilmiştir. İletişim Uydusu Getiri-Götürü Analizi Sonuçları Yakıt Delta-V İhtiyacı Görev Süresi Ömür Başlangıcı Isp Toplam Delta V İhtiyacı Yakıt İhtiyacı Kütle Kazancı Karmaşıklık Lojistik 14.05.2014 Çift Yakıtlı KUİS MMH / N2O4 55 15 310 s 750 ~800 4 4 EUİS Xenon 55 15 2000 750 ~100 ~480 5 4 Birim — (m/s) / Yıl Yıl s m/s kg kg — — ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 16/22 8 roketsan DEĞERLENDİRME VE SONUÇ 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 17/22 roketsan DEĞERLENDİRME VE SONUÇ Small-Sat Getiri-Götürü Analizi Değerlendirmesi • Soğuk gaz sistemi, diğer UİS’lere göre performans açısından çok geridedir. • Çift yakıtlı KUİS gereksinimlerini karşılayabilmektedir ancak pahalı bir çözümdür. • Sadece Delta-V performansı değerlendirildiğinde Hall etkili iticili EUİS ön plana çıkmaktadır. Fakat piyasadaki Hall etkili iticiler minimum 80W güç tüketmekte ve bu güç seviyesinde ancak 5mN itki üretilebilmektedir. • Small-Sat boyutunda uyduların bu güç tüketimi yüksek kabul edilebilir. • Yüksek performanslı, Yeşil Tek Yakıtlı KUİS’lerin en mantıklı UİS alternatifi olduğu değerlendirilmektedir. 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 18/22 9 DEĞERLENDİRME VE SONUÇ roketsan İletişim Uydusu Getiri-Götürü Analizi Değerlendirmesi • 2650kg fırlatma kütlesine sahip bir İletişim Uydusu’nda N-S ve E-W manevralarında PLİS kullanılması durumunda yaklaşık olarak 480kg’lık bir kütle kazancı elde edilebilmektedir. • Bu kazanç fırlatma maliyetlerinin düşürülmesi, uydu ömrünün uzatılması ya da faydalı yükün artırılarak daha fazla kar edilmesi demektir. • İletişim uydusunun yörünge transferi klasik Hohmann transferi ile gerçekleştirilmesi durumunda, transfer süresi 3-4ay sürebilmekte, Uydu uzun transfer dönemi boyunca Van Hallen Radyasyon kemerlerinde çok zaman harcamaktadır. • Ayrıca uydunun operasyon süresi 3-4 ay kısalmaktadır ki bu durum operatörler tarafından pek tercih edilmemektedir. • Bu nedenle transfer yörüngesi optimizasyonları ve daha yüksek güç ile daha fazla itki elde edilmesi çalışmaları yoğun olarak sürdürülmektedir. • Çalışmalar yeterince olgunlaşana dek, yörünge transferi için Çift Yakıtlı KUİS’lerin yoğun olarak kullanılmaya devam edeceği ancak N-S ve E-W manevraları için artan talep ile PLİS’lerin tercih edileceği değerlendirilmektedir. 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 19/22 DEĞERLENDİRME VE SONUÇ roketsan SONUÇ • ROKETSAN 2009 yılından itibaren Kimyasal Uydu İtki Sistemleri üzerinde çalışmaktadır. • Bu kapsamda Türkiye’de yürütülen uydu geliştirme çalışmalarında, Kimyasal Uydu İtki Sistemi geliştirilmesi için katkı sağlamaktadır. • Yakın gelecekte, uydu üzerindeki güneş panellerinin güç yoğunluklarının artması ile birlikte, elektrikli itki sistemlerine geçiş yapılacağı değerlendirilmektedir. • Hali hazırda, iletişim uydularında mevzi koruma manevraları yapmak için en iyi çözümün plazma itki sistemleri olduğu değerlendirilmektedir. • Uyduların yörüngeye oturtulma doğruluklarının yüksek olduğu ve yörünge transferi manevra ihtiyacı olmayan uydularda plazma itki sisteminin kullanılabileceği değerlendirilmektedir. • Ancak güç üretimi sınırlı olan uyduların Kimyasal Uydu İtki Sistemi kullanmasının daha verimli bir çözüm olduğu değerlendirilmektedir. 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 20/22 10 SONUÇ VE DEĞERLENDİRME roketsan REFERANSLAR [1] Bayramoğlu M., “Uydu İtki Sistemleri Yapılabilirlik Etüdü“, Roketsan, 2013 [2] Dyer J., Dinardi A., Anflo K.; “First Implementation of High Performance Green Propulsion in a Constellation of Small Satellites”, 27th AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2013 [3] Dudeck M., Doveil F., Arcis N., Zurbach S.; “Plasma Propulsion for Geostationary Satellites and Interplanetary Spacecraft”; [4] Martinez-Sanchez M., Pollard J. E., “Spacecraft Electric Propulsion—An Overview”, Journal of Propulsion and Power , Vol. 14, No 5, 1998 [5] Thompson R., Gray H.; “The Xenon Regulator and Feed System For Electric Propulsion Systems”, IEPC, 2005 [6] Coppel C. R., “Advantages of a Continuous Thrust Strategy From a Geosynchronous Transfer Orbit, Using High Specific Impulse Thrusters”, ISSFD [7] Konstantinov M.S., Fedotov G.G., Petukhov V.G., Popov G. A., Electric propulsion mission to GEO using Soyuz / Fregat Launch vehicle 14.05.2014 ROKETSAN A.Ş. Türk Silahlı Kuvvetlerini Güçlendirme Vakfı’nın Bir Kuruluşudur. 21/22 11
© Copyright 2024 Paperzz
