Проведено аналіз розвитку та перспектив виведення групи малих космічних апаратів відповідно до виконуваних ними завдань у космічному просторі. З’ясовано, що застосування космічного буксиру з електронагрівною рушійною установкою в сучасних дослідженнях космічного простору є перспективним завданням, яке включає в себе дотримання вимог зміни орбітальної позиції, відносно опорної, з допустимим неузгодженням кутового положення вектору тяги, часом роботи і обмеженням за вартістю маневру, відповідно до цільового призначення. Основною вимогою до формування є створення орбітальних позицій супутників в групі, що не мають рушійних установок, з відповідними кеплеровими елементами і орбітальним часом. Аналіз зроблено за розглядом використання і застосування базових космічних платформ, які являють собою кінцеву сукупність службових підсистем, необхідних для виконання певного завдання в космічному просторі. Найбільш масовою серед них є платформа під загальним терміном «CubeSat». Умови формування передбачають орбітальний маневр космічного буксиру за допомогою рушійної установки до досягнення заданої позиції і відокремлення окремих супутників при формуванні групи. Встановлено, що важливим при застосуванні на буксирі електронагрівної рушійної установки є час підготовки до запуску, який пов’язаний з динамікою теплової підготовки бака з робочим тілом, парогенератора, двигуна, це має бути узгоджено з живленням від бортової енергетичної установки. Таким чином, поставлена науково-практична задача скорочення тривалості підготовки до запуску електронагрівної рушійної установки при використанні на космічному буксирі є актуальною.
Проведено огляд можливостей ракетних двигунів при застосуванні на космічному буксирі. З’ясовано, що перельоти можна здійснювати одноступінчастим комічним буксиром з хімічним ракетним двигуном, одноступінчастим комічним буксиром з електроракетним двигуном.
Проведено аналіз вимог до електроракетного двигуна та його вибору при застосуванні космічного буксира, а також аналіз можливості застосування електроракетних двигунів як безпосередньо на малих космічних апаратах, так і на буксирі.
Проведено розрахунок робочих параметрів орбіти з визначенням траси космічного буксира за обертами, що дає можливість встановити точки маневру, а також енергетичні характеристики буксиру, що характеризують залежність зміни висоти і нахилу орбіти від маси космічного буксира та значення початкового орбітального положення, що дозволило розробити концепцію використання електронагрівної рушійної установки на космічному буксирі.
Розроблено математичну модель електронагрівної рушійної установки космічного буксиру, що представляє собою систему диференційних рівнянь та передавальних функцій з початковими та граничними умовами. Проведено чисельне моделювання у середовищі MathLab та отримано рішення, що показують можливість попередньої оцінки часу введення установки в дію для своєчасного запуску до виконання маневру. Розглянуто можливість реалізації моделі у бортовому контролері рушійної установки на прикладі Arduino, шляхом введення створеного автором алгоритму запуску-зупинки двигуна.
Проведено перевірку адекватності моделі електронагрівної рушійної установки за результатами фізичного експерименту, що проводився на експериментальній моделі електронагрівної рушійної установки з використанням стендової бази СВ-10К Міжгалузевого науково-технічного центру космічної енергетики і двигунів кафедри 402 Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського «ХАІ».
Вдосконалено методи і розроблено засоби експериментальних досліджень електронагрівних двигунів космічних апаратів, а саме методу вимірювання тяги, методу вимірювання витрати робочого тіла, методу вимірювання потужності, що подається на нагрівачі двигуна, парогенератора і баку та методу вимірювання вакууму в камері проведення експерименту.
Проведено аналіз обмежуючих факторів при керуванні електроракетним двигуном. Розроблено алгоритм керування електроракетним двигуном, на основі моделювання першого запуску установки з мінімізацію часу підготовки і зменшенням витрат робочого тіла та енергії.
Розроблено рекомендації, що до подальшого розвитку та використання електронагрівної рушійної установки.
