Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 322
Автоматизация испытаний двигателей малой тяги
Статья
В статье рассматривается ключевая роль использования автоматизации в стендах, а также система зажигания стенда двигателей малой тяги и особенности ее работы в составе стенда. Была разработана, собрана и отработана схема системы зажигания, на основе которой будет производиться поджигание компонентов смеси двигательной установки. Отработка системы зажигания производилась непосредственным подключением питания к схеме, в ходе испытаний показавшей свою пригодность в использовании за счет продолжительной и беспрерывной работы системы. Включение питания осуществлялось с помощью управления релейными переключателями на базе Arduino MEGA 2560. Также был разработан алгоритм работы системы автоматики включения, отключения и проверки всей системы перед испытанием двигательной установки на стенде двигателей малой тяги для обеспечения автоматизации и безопасности использования стенда. Данный алгоритм включает управление двумя каналами трубопровода окислителя и горючего, аварийное отключение питания, открытие и закрытие клапанов отсечки, снятие показаний и проверка манометров и расходомеров, а также отключение системы после проведения испытаний двигателей малой тяги с помощью контроллера на базе Arduino MEGA.
Бесплатно
Автоматизация испытаний параметров и логики функционирования командно-измерительной системы
Статья научная
Разработана технология, позволившая автоматизировать все этапы организации исследования функциональных характеристик командно-измерительной системы космического аппарата, обеспечить наглядность построения сложных последовательностей испытательных процедур приема-передачи команд, а также удобство и корректность отображения результатов. Командно-измерительная система является одной из ключевых систем бортовой аппаратуры, в функции которой входит поддержка командно-программного управления системами и приборами космического аппарата и контроля их состояния со стороны наземного комплекса управления. С наземного комплекса управления передаются телекоманды, командно-измерительная система выполняет их прием, первичную обработку и передачу для выполнения в бортовой комплекс управления. В обратном направлении командно-измерительная система осуществляет передачу пакетов телеметрии с информацией о состоянии бортовых систем космического аппарата и результатами отработки телекоманд...
Бесплатно
Автоматизированное моделирование ВЩАР X-диапазона в САПР CST MWS
Статья научная
Проведено автоматизированное моделирование нерезонансной волноводно-щелевой антенной решетки X-диапазона. Проанализированы полученные характеристики на предмет соответствия заданным техническим параметрам на антенну, выполнена оптимизация структуры антенной решетки, разработана конструкция антенны.
Бесплатно
Статья научная
Представлен пилот-проект системы автоматизированного оповещения времени прохождения общественного транспорта по остановкам на основе ГЛОНАСС-технологий, предлагаемый для реализации в г. Железногорске Красноярского края. Проведен анализ возможности использования ГЛОНАСС-технологий в общественном транспорте и разработана программа их поэтапного внедрения с оценкой стоимости реализации каждого этапа.
Бесплатно
Автономные алгоритмы контроля целостности навигационного поля применительно к ГНСС ГЛОНАСС
Статья научная
Цель данной статьи – анализ существующих алгоритмов автономного контроля целостности навигационного поля системы ГЛОНАСС. Анализ проведен по отечественным материалам и официальным зарубежным заявлениям. В начале статьи дано понятие целостности глобальной навигационной спутниковой системы в том виде, в котором оно употребляется Международной организацией гражданской авиации и разработчиками таких систем. Показаны различия между распространенными видами контроля целостности навигационного поля. Проведено моделирование отдельных эксплуатационных характеристик, в т. ч. среднего геометрического фактора, видимости, доступности для различных углов места. Проведено сравнение основных вариантов решения проблемы пониженных тактико-технических характеристик системы. Перечислены сложившиеся предпосылки к совершенствованию системы ГЛОНАСС и к применению малых навигационных космических аппаратов для устранения отставания ГЛОНАСС от конкурирующих глобальных навигационных спутниковых систем. Предложен вариант совершенствования обстоятельств для применения данных алгоритмов в неблагоприятных условиях по отношению к системе ГЛОНАСС. Показано, что низкоорбитальное дополнение к системе ГЛОНАСС за счет оперативного поддержания целостности навигационного поля способно значительно улучшить ее тактико-технические характеристики и обеспечить ее более высокую надежность.
Бесплатно
Активный нановорсистый материал
Статья научная
Рассматриваются концепция Активного нановорсистого материала и технология его получения. Обсуждаются потенциальные практические приложения материала данного типа, приводятся результаты предварительных экспериментов.
Бесплатно
Актуальность стандартизации спутниковых командно-измерительных систем
Статья научная
Рассматривается проблема стандартизации командно-измерительных систем спутников связи. Осуществлён аналитический обзор отечественных и зарубежных нормативных документов по стандартизации оборудования для космических аппаратов. Отмечены проблемные моменты применения существующих российских стандартов и поставлена задача разработки стандарта командной радиолинии. Сделана попытка системного анализа структуры стандарта радиолинии, опирающегося на отраслевую базу знаний. Рассмотрена возможность эффективного обновления содержания стандартов через интеллектуальную систему поддержки принятия решений на базе онтологий.
Бесплатно
Алгоритм нахождения RLC-параметров
Статья
В статье рассмотрен алгоритм, способный без участия оператора по виду адмиттансной частотной характеристики определить схему замещения исследуемой цепи и рассчитать параметры ее элементов. Алгоритм позволяет расширить функциональные возможности RLC-метров и может использоваться для решения прикладных задач, связанных с нахождением схемы замещения исследуемой цепи. Поскольку RLC-метр производит измерение полного сопротивления только на одной или нескольких фиксированных частотах, то по этим измерениям сложно получить представление о схеме замещения. Для выбора схемы замещения нужно выполнить анализ импедансной или адмиттансной частотной характеристики. Как правило, анализ осуществляется вручную и занимает относительно длительное время. Предложенный алгоритм позволяет автоматизировать анализ адмиттансной частотной характеристики. Для выбора схемы замещения в алгоритмы сопоставляются величины и последовательность наклонов адмиттансной частотной характеристики с массивом известных последовательностей и значений наклонов для известных схем замещения. Расчет параметров схемы замещения производится по значениям частот сопряжения и высотам нулевых наклонов. Для уменьшения влияния помех на погрешность результата использован метод синхронного детектирования сигнала. В статье предложен критерий оценки работоспособности алгоритма и выполнено тестирование алгоритма на нескольких типах цепей. В ходе тестирования оценивалась относительная погрешность расчета параметров схем замещения, максимальное значение которой не превышает 6 %.
Бесплатно
Статья
Рассматривается задача управления расходом ресурсов в процессе развертывания сложных технических комплексов, таких как малогабаритная модульная квантово-оптическая система «Сажень-ТА». Развертывание сложных технических комплексов для их применения по целевому назначению обычно ограничено жесткими директивными сроками, поэтому любая задержка недопустима. Ее устранение может быть реализовано чаще всего только за счет привлечения дополнительных ресурсов на последующих этапах. Разработанный алгоритм базируется на принципе оптимальности Р. Беллмана, позволяющем разрабатывать гибкую программу управляющих воздействий, зависящих от конкретного исхода каждого этапа, длительность которого превысила заданный норматив. Данная программа может быть реализована в соответствующих системах поддержки принятия решений, а также включена в имитационные модели процессов развертывания и применения квантово-оптической системы «Сажень-ТА». В статье описывается детальный алгоритм оптимальной корректировки, соответствующий нормальному распределению продолжительности каждого из этапов. Оперативные характеристики развертывания сложных технических комплексов определяются требованиями вышестоящих уровней управления, а специфика задач, решаемых потребителями, может ограничить функционирование сложных технических комплексов пределами одного технологического цикла. На практике из-за влияния случайных или неучтенных факторов всегда существует риск не уложиться в заданный заказчиком срок. Один из возможных подходов к расчету данных рисков заключается в последовательном уточнении значений вероятностей успешного выполнения задачи развертывания с учетом фактического времени, затраченного на предыдущие этапы.
Бесплатно
Статья
В настоящее время проблема обеспечения надежного функционирования бортовых цифровых вычислительных комплексов становится всё актуальнее. При проектировании бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов необходимо обеспечить высокую производительность, минимальные массогабаритные и энергетические характеристики, наличие средств диагностики и парирования последствий отказов. Кроме того, к бортовым цифровым вычислительным комплексам космических аппаратов предъявляются такие требования, как высокая суммарная надежность системы, минимальные показатели времени обнаружения и парирования отказов. Для повышения надёжности управляющих систем существует много способов, основным из которых является структурное резервирование. Применение резервирования даёт возможность на основе введения избыточности, путём голосования выявить отказавшую систему и исключить её из конфигурации. Однако в бортовых цифровых вычислительных комплексах интенсивность отказов на порядок ниже, чем интенсивность сбоев. Это может привести к тому, что сбой, воспринятый системой как отказ, послужит причиной выведения из конфигурации исправного канала. Путём возвращения программы на предыдущую точку восстановления и прохождения фрагмента программы повторно появляется возможность классифицировать тип неисправности сбой/отказ. При данном подходе реконфигурация системы произойдёт только после безуспешных попыток пройти фрагмент программы n раз (как правило, в технике применяется повтор 7–8 раз). Целью работы является разработка алгоритма парирования сбоев в бортовых вычислительных системах с трёхканальной архитектурой, который предполагает комплексное применение тестового контроля и точек восстановления с различным доминированием в зависимости от количества исправных каналов.
Бесплатно
Алгоритм создания расчётной схемы сетчатых силовых конструкций в системе MSC.Patran
Статья научная
Рассмотрен порядок создания достоверных и простых моделей сетчатых конструкций космических аппаратов. Даны рекомендации по ключевым аспектам моделирования в системе MSC.Patran. Алгоритм нацелен на создание простой и одновременно достоверной модели, которая может быть использована на проектных этапах разработки современных спутников.
Бесплатно
Алгоритмы управления и определения движения космического аппарата с двумя нежесткими элементами
Статья
В работе рассмотрены алгоритмы управления и определения состояния космического аппарата с двумя нежесткими элементами. Один элемент представляет собой антенну, жестко закрепленную на корпусе аппарата. Антенна является значительным возмущающим фактором в движении космического аппарата, имея размер, в несколько раз превышающий размер корпуса аппарата, и обладая низкими собственными частотами колебаний. Второй элемент – солнечная панель. Аппарат находится на геостационарной орбите. Солнечная панель закреплена с помощью одностепенного шарнира и вращается с постоянной скоростью, обеспечивая ориентацию на Солнце. Управление и определение движения космического аппарата производятся только с помощью датчиков и актюаторов, установленных на его корпусе. Предполагается, что декремент затухания собственных колебаний нежестких элементов является нулевым. В работе приводятся алгоритмы управления, позволяющие стабилизировать всю конструкцию и обеспечить требуемую ориентацию корпуса космического аппарата или, как минимум, не увеличить амплитуды собственных колебаний нежестких элементов в процессе ориентации корпуса. Рассматривается различное количество собственных мод колебаний. Угловое движение корпуса и колебательное движение нежестких элементов конструкции определяются с использованием динамической фильтрации в режиме реального времени.
Бесплатно
Статья
Знания, полученные в результате детального исследования физики газового разряда, легли в основу разработки и изготовления ракетных плазменных двигателей. Дальнейший прогресс в этом направлении разработчики связывают с увеличением плотности рабочего тела – плазмы. Однако увеличение плотности газа, в котором осуществляется разряд, влечет возникновение ионизационной и перегревной неустойчивостей, которые в конечном результате приводят к контракции разряда. Это является основным препятствием на пути получения устойчивых плазменных потоков при высоком давлении и разработки на их основе плазменных двигателей. В этой работе, на примере изготовленных лабораторных вариантов плазменных генераторов, решающих конкретные народно-хозяйственные задачи, показана возможность обойти эту проблему путем применения дугового разряда переменного тока высокой частоты. Приводятся экспериментальные результаты по их применению для устройств, работающих при атмосферном давлении с использованием в качестве плазмообразующего газа аргона, гелия и воздуха. Представлены результаты исследования конструкции плазмотрона, в котором совмещены магнитная и вихревая стабилизации. Эта конструкция рассматривается в качестве прототипа ракетного плазменного двигателя, работающего, например, на воздушно-метановой и кислородно-метановой смесях.
Бесплатно
Статья
Осуществлён синтез возможных вариантов модернизации орбитальной группировки глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС исходя из следующих принципов модернизации: увеличение числа космических аппаратов (КА) с сохранением трёхплоскостной структуры и изменением высоты и наклонения орбит; увеличение числа КА с сохранением параметров орбит; увеличение числа КА с введением 3-х дополнительных плоскостей для размещения в них антиподных космических аппаратов (дополнительные плоскости располагаются между основными). Проведено моделирование характеристик навигационного поля вариантов синтезированных орбитальных группировок: базовая орбитальная группировка из 24 КА с их равномерным размещением в 3-х плоскостях (ГЛОНАСС-24); из 27 КА с их равномерным размещением в 3-х плоскостях; из 30 КА с их равномерным размещением в 3-х плоскостях; из 30 КА на базе ГЛОНАСС-24, где в каждую плоскость добавлено по 2 антиподных КА; из 30 КА на базе ГЛОНАСС-24 с организацией дополнительных трёх плоскостей, в которые добавлено по 2 КА; из 30 КА, равномерно размещённых в 6-ти плоскостях; из 36 КА, равномерно размещённых в 3-х плоскостях; из 36 КА на базе ГЛОНАСС-24, в которой между штатными плоскостями добавлены 3 дополнительные плоскости, в которые добавлено по 4 КА; из 36 КА на базе ГЛОНАСС-24, где в каждую штатную плоскость добавлено по 4 КА; из 36 КА на базе ГЛОНАСС-24, в которой в каждую штатную плоскость добавлено по 2 антиподных КА и в 3-х дополнительных плоскостях добавлено по 2 антиподных КА. На основании проведённого анализа характеристик навигационного поля отдано предпочтение варианту шестиплоскостной орбитальной группировки из 30 КА, построенной на базе ГЛОНАСС-24 с организацией дополнительных трёх плоскостей.
Бесплатно
Анализ возможностей одночастотных приемников ГНСС для диагностики ионосферы
Статья научная
Работа посвящена исследованию возможностей одночастотных приемников для регистрации нерегулярных событий в ионосфере. Изыскания проводились на примере следующих событий: солнечное затмение 20 марта 2015 года, мощные землетрясения в Чили 27 февраля 2010 года и в Японии 11 марта 2011 года, взрыв Челябинского метеороида 15 февраля 2016 года. Проводилось сравнение полного электронного содержания между спутником и приемником для спокойных суток и суток с возмущением для поиска различных отклонений в его поведении. В результате было установлено, что одночастотные приемники позволяют наблюдать такие эффекты, как: плавное уменьшение, резкий излом на суточном ходе полного электронного содержания, а также волновые структуры на пути приемник-спутник. Полученные результаты сравнивались с данными двухчастотных приемников глобальной навигационной спутниковой системы, как с более точными и широко зарекомендовавшими себя для диагностики ионосферы. Данные двухчастотной диагностики качественно не отличаются от одночастотной диагностики, однако они более точные из-за различных алгоритмов восстановления полного электронного содержания. Основным результатом работы, помимо данных самой диагностики ионосферы, является вывод о применимости одночастотных приемников для диагностики ионосферы.
Бесплатно
Анализ динамики и управление движением вращающейся тросовой системы при перелете Земля – Марс
Статья научная
Рассматривается анализ динамики и управление движением вращающейся тросовой системы для межпланетной миссии на Марс. Космическая система состоит из двух космических аппаратов, соединенных тросом и имеющих реактивные двигатели для управления ее движением. Последовательно анализируется движение тросовой системы в сфере действия Земли, на межпланетном участке и в сфере действия Марса. На околоземной орбите рассматривается перевод системы во вращение с помощью реактивных двигателей, установленных на концевых космических аппаратах. Вращение системы используется для создания искусственной гравитации во время межпланетного перелета. Тросовая система вращается в плоскости, перпендикулярной плоскости орбитального движения центра масс системы. Для описания пространственного движения системы используется математическая модель, в которой трос представляется в виде совокупности материальных точек, соединенных вязкоупругими односторонними механическими связями. Космические аппараты рассматриваются как материальные точки. Уровень гравитации и вращение тросовой системы контролируется с помощью реактивных двигателей. Предлагается структура регулятора для управления угловой скоростью вращения тросовой системы. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие эффективность предлагаемого алгоритма управления, обеспечивающего заданный уровень искусственной гравитации для рассматриваемой межпланетной миссии.
Бесплатно
Анализ конструкций мембранных трансформируемых антенн космических аппаратов
Статья
В работе представлен анализ различных конструкций трансформируемых антенн с мембранным отражателем для космических аппаратов, рассмотрены зависимость точности поверхности от рабочей частоты антенны и требования, накладываемые на отклонения поверхности антенны от параболоида. Представлена классификация мембранных трансформируемых антенн в зависимости от наличия или отсутствия поддерживающих элементов и ребер жесткости. Описаны конструктивные схемы раскрытия мембранных антенн, от классической схемы зонтичного раскрытия до оригинальных схем намотки ребер на центральную ступицу, натяжных поддерживающих элементов, намотки сегментов параболоида на центральную ступицу и складывания поверхности рефлектора методом оригами. Рассмотрена конструкция офсетной мембранной трансформируемой антенны. Рассмотрены современные материалы для изготовления рефлекторов мембранных антенн, такие как полимерные композиционные материалы с триаксиальным плетением угольной ткани с матрицей из силикона, полиамидные и полиимидные пленки с армированием и без армирования. Рассмотрены материалы с памятью формы для раскрытия мембранных антенн. Описаны расчеты конструкций на собственные частоты колебаний и расчеты на изгибы складок. Проведено описание наземной экспериментальной отработки, в частности, на раскрытие различных видов мембранных антенн.
Бесплатно
Анализ конструкций солнечных батарей космических аппаратов
Статья
Солнечные батареи снабжают электроэнергией аппаратуру космических аппаратов, а также обеспечивают зарядку электрохимических аккумуляторов, используемых на теневых участках орбиты. Основой солнечной батареи являются фотоэлектрические преобразователи световой энергии солнечного излучения. Принцип их действия основан на явлении фотоэлектрического эффекта. В статье представлен обзор развития солнечных батарей и выполнена классификация современных конструкций солнечных батарей космических аппаратов. В обзоре рассмотрены стационарные и раскрывающиеся солнечные батареи, использовавшиеся как в составе первых космических аппаратов, так и используемые на современных космических станциях. Классификация конструкций солнечных батарей выполнена с учетом их характерных признаков. Этими признаками являются жесткость несущей конструкции, способ размещения в стартовом положении и способ ориентации на источник света. В рамках классификации были рассмотрены солнечные батареи из жестких панелей, солнечные панели с гибкой подложкой, надувные солнечные батареи, самораскрывающиеся солнечные батареи и солнечные панели с концентраторами. В каждой группе конструкций этой классификации представлены соответствующие примеры солнечных батарей. Представленные обзор и классификация позволяют отследить тенденции развития конструкций солнечных батарей космических аппаратов.
Бесплатно
Анализ механических свойств секций пространственных стержневых ферменных конструкций
Статья
В работе представлены результаты расчетных исследований секций пространственных ферменных конструкций. Они могут применяться в качестве элементов крупногабаритных силовых конструкций на космических аппаратах для закрепления бортового оборудования. Расчеты проводились методом конечных элементов в программном пакете FEMAP с решателем Nastran. Для исследования была выбрана секция, представляющая собой набор прямолинейных стержней, жестко соединенных в узлах таким образом, что поперечное сечение ферменной конструкции представляет собой треугольник. Приведены расчетные модели и процедуры расчета и анализа полученных результатов. Цель расчета – определить, как влияет взаимное расположение стержней в конструктивно-компоновочной схеме на механические свойства конструкции. Изменение конструктивно-компоновочных схем ферменных конструкций проводилось последовательным добавлением стержней и вариацией их соединения. Далее проводилась оценка влияния принятых изменений на механические свойства конструкции. Таким образом разработаны шесть конструктивно-компоновочных схем секций ферменной конструкции, полученные по результатам исследования. По результатам анализа было выявлено, что каждая конструкция обладает уникальными механическими свойствами, на основании чего даны рекомендации по выбору определенной конструктивно-компоновочной схемы секции в зависимости от требуемых условий эксплуатации и допустимой технологии изготовления. Выбраны конструктивно-компоновочные схемы секций с наиболее высокими показателями прочности и несущей способности для использования в составе пространственных ферменных штанг космических аппаратов.
Бесплатно
Анализ проектирования вычислительных систем на кристалле
Статья научная
Рассмотрены современные проблемы функциональной и системной верификации проектирования сверхбольших интегральных схем и систем на кристалле в частности. Приведен обзор существующих методик верификации и предложены пути решения означенных проблем.
Бесплатно
