Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 322
Статья научная
Рассмотрены общие сведения об автоматах продольного точения с числовым программным управлением. Даны рекомендации по выбору режущего инструмента для обработки мелкоразмерных деталей, по последовательному выполнению операций на автоматах продольного точения. Предложено техническое решение устройства для закрепления длинномерных заготовок, позволяющее устранить вибрации при обработке на автомате продольного точения.
Бесплатно
Особенности ориентации навигационных космических аппаратов
Статья
Проведен анализ особенностей целевого использования навигационного космического аппарата. Сделан вывод о необходимости детального моделирования воздействующих гравитационных сил от Земли, Луны, Солнца и сил негравитационной природы для высокоточного прогнозирования движения космического аппарата на длительный период. Также сделан вывод о необходимости запрета на использование реактивных систем для разгрузки исполнительных органов системы ориентации космического аппарата в течение всего срока активного существования. Рассмотрены общие требования, предъявляемые к системе ориентации навигационного космического аппарата. Приведены преимущества ориентированного космического аппарата по отношению к неориентированному. Рассмотрено влияние погрешности ориентации навигационных антенн на качество излучаемого сигнала. Проведена оценка влияния погрешности ориентации панелей солнечных батарей на величину снимаемой с них мощности. Определены принципы построения системы ориентации, удовлетворяющие требованиям навигационного космического аппарата в части точности. Рассмотрены особенности ориентации навигационных космических аппаратов на теневых орбитах. Приведена формула для расчета длительности теневого участка от Земли. Приведена кинематика движения направления на Солнце из центра масс космического аппарата для невозмущенного вращения осей космического аппарата. Представлены результаты анализа динамики ориентации космического аппарата при прохождении особых зон теневых орбит и разработаны рекомендации по организации упреждающих разворотов. Сформулированы специальные требования к системе ориентации навигационного космического аппарата. Представлена оценка влияния погрешности ориентации космического аппарата на величину сил от солнечного давления, действующего на космический аппарат. По результатам данной оценки был сделан вывод о влиянии погрешности системы ориентации на ошибку прогнозирования движения центра масс космического аппарата.
Бесплатно
Особенности разработки имитационной модели редукторной сборки привода космического аппарата
Статья
Рассматривается редукторная сборка привода вращательного движения системы космического аппарата. Такие редукторные сборки являются одним из основных элементов систем космического аппарата с применением крупногабаритных конструкций, которые в транспортном положении находятся в сложенном состоянии. В связи с развитием вычислительной техники появляется возможность создавать более точные имитационные модели таких конструкций. Целью работы является создание имитационной модели, позволяющей производить анализ возникающих нагрузок на волновом редукторе из состава редукторной сборки привода космического аппарата. В первом разделе рассматривается процесс создания конечно-элементной модели привода. Одной из особенностей создания конечно-элементной модели является способ учета предварительного напряженно-деформированного состояния в элементах конструкции волновой передачи. Во втором разделе производится анализ полученных данных в ходе проведения расчета. Исследуются полученные эквивалентные напряжения на деталях конструкции, контактные напряжения в зубчатом зацеплении, определяется крутильная жесткость элементов редуктора, рассматриваются различные положения зуба при движении. Исследовано влияние нагрузок, прикладываемых к выходному звену редуктора на поверхности зубчатых колес. Полученная имитационная модель позволяет рассматривать аналогичные редукторные сборки, в которых применяются волновые передачи.
Бесплатно
Особенности системы терморегулирования малого космического АПП арата "Юбилейный-2"
Статья научная
Разработана методология для проведения термобалансных и электротермовакуумных испытаний спутника негерметичного исполнения. Получена высокая точность схождения результатов математического расчета и экспериментальных данных для точной имитации космического пространства.
Бесплатно
Статья
Подвижность и изменчивость атмосферы и околоземного космического пространства делают крайне важным получение экспериментальной информации о ее динамических характеристиках: скорости, направлении ветра и степени турбулентности. Одним из перспективных методов получения этих данных является вертикальное радиолокационное зондирование атмосферы. Радиолокационные станции вертикального зондирования или ветровые профилометры – относительно новый вид аппаратуры для исследования атмосферы. Радиолокационные станции вертикального зондирования предназначены для дистанционного бесконтактного определения параметров скорости ветра над точкой зондирования в тропосфере и нижней части термосферы. Для получения информации о динамике атмосферных движений используется явление отражения электромагнитных волн от турбулентных образований и образований другой природы. Временное положение отраженного сигнала и сдвиг по частоте, обусловленный эффектом Доплера, дают точную информацию о высоте и скорости перемещения атмосферных неоднородностей. Анализ параметров отраженных сигналов позволяет получать в реальном масштабе времени высотно-временное поле скорости ветра и интенсивности турбулентности. Физические принципы, положенные в основу функционирования этих станций, позволяют проводить непрерывные измерения независимо от погодных условий. В статье рассматриваются основные методы измерения вертикального профиля атмосферы и нижней части термосферы, способы сканирования и классификация средств зондирования вертикального профиля атмосферы, а также особенности функционирования и построения радиолокационных станций вертикального зондирования с малоэлементной решеткой.
Бесплатно
Статья
В работе показана актуальность совершенствования существующих и создания новых эффективных методов неразрушающего контроля и технической диагностики высоконагруженных конструкций летательных аппаратов из полимерных композитных материалов для обеспечения безопасной эксплуатации. Рассмотрены подходы к созданию эффективных систем одновременного встроенного контроля деформаций и температуры конструкций из полимерных композитных материалов оптическим методом с использованием интегрированных волоконно-оптических датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Проанализирован мировой опыт создания подобных систем, методология неразрушающего контроля с учетом создания пространственной топологии волоконно-оптических датчиков в реальном изделии. Показано, что для решения данной задачи наиболее целесообразно применение метода двух оптических волокон, имеющих различную чувствительность к деформации и температуре, либо к одному из этих параметров. Представлены результаты экспериментальных исследований по одновременному контролю предложенным методом деформации и температуры конструктивно-подобного образца из углекомпозита, перерабатываемого вакуумным способом из препрега. Установлено, что применение квадратичной модели оптического контроля конструктивно-подобных образцов из углекомпозита позволяет повысить точность измерений деформации и температуры в сравнении с линейной моделью контроля. Подтверждено, что предложенная экспериментальная методика позволяет осуществлять одновременный контроль деформации и температуры конструктивно-подобных образцов из углекомпозитов, при этом она может быть скорректирована и адаптирована под реальные условия эксплуатации конкретной конструкции.
Бесплатно
Открытые пространственные данные для исследования территорий и цифровые сервисы доступа к ним
Статья
Рассмотрена концепция «Открытые данные» с точки зрения ее применения для доступа пользователей к пространственным данным. Показано, что из-за особенностей пространственных данных к ним могут быть не применимы некоторые принципы концепции «Открытые данные» и методические рекомендации для их публикации. Создаваемый в Московском государственном университете геодезии и картографии информационный ресурс «Навигатор открытых пространственных данных» для подготовки специалистов в области исследования территорий призван упростить доступ к геоданным. Особенности применения открытых пространственных данных показаны на примере Луны, поскольку планетные данные давно имеют статус свободно распространяемых. Представлены цифровые сервисы доступа к планетным данным для обучения специалистов в области космических исследований. Обсуждены форматы хранения планетных геоданных. Накопленные в Московском государственном университете геодезии и картографии открытые лунные данные и созданные интерактивные сервисы обеспечивают организацию свободного доступа к онлайн-модели «Цифровая Луна», которую можно рассматривать как точку сбора необходимой инфраструктуры, информационных массивов и цифровых инструментов для обработки геоданных в области исследования территорий. С внедрением технологий искусственного интеллекта и машинного обучения потенциал сервисов «Цифровая Луна» может быть расширен, а накопленные планетные геоданные обеспечат возможность создания дополнительных междисциплинарных связей.
Бесплатно
Отработка методов нечеткого управления шагающим роботом "Ортоног" в полевых условиях
Статья научная
Описываются результаты полевых испытаний шагающего робота «Ортоног» адаптивного типа с 20 управляемыми степенями свободы. Проведен сравнительный анализ показателей профильной проходимости и маневренности шагающего робота «Ортоног» и уникального марсохода «Curiosity».
Бесплатно
Оценка и обеспечение надёжности автоматизированных информационных систем в торговых организациях
Статья научная
Исследование направлено на решение следующей научной проблемы: создание комплексного подхода для оценки надежности автоматизированных систем управления предприятием в экономике на основных этапах жизненного цикла разработки, создание универсального показателя надёжности, применяемого как для оценки надёжности конкретной разрабатываемой программно-аппаратной системы на разных этапах жизненного цикла разработки, так и для сравнения надёжности готовой системы с другими системами подобного класса.
Бесплатно
Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов
Статья
В статье характеризуется космический аппарат как средство выполнения различных задач, в том числе с применением прецизионного оборудования. Делается акцент на вибрации как на одном из воздействующих факторов и на необходимости низкого уровня вибрации на борту космического аппарата. Среди источников вибрации выделяется электронасосный агрегат систем терморегулирования и ставится актуальная задача по достижению низкой виброактивности при разработке нового образца для перспективных космических аппаратов. Обозначается комплексный подход к решению поставленной задачи с рассмотрением электронасосного агрегата как системы и выделением нескольких направлений для достижения среднеквадратичного значения виброускорения 0,01g и ниже. Подробно описываются возможные методы снижения виброактивности по каждому из направлений и реализованные решения в разработанном образце. Описывается несколько вариантов исполнения электронасосного агрегата для экспериментального определения уровня вибрации в виде среднеквадратичного значения виброускорения в диапазоне частот 5–1000 Гц. По результатам эксперимента оценивается вклад в снижение виброактивности по нескольким направлениям. Сделан вывод о том, что только комплексный подход позволяет достичь очень низкой виброактивности при разработке электронасосного агрегата.
Бесплатно
Оценка надежности перспективных космических комплексов
Статья научная
Рассмотрены вопросы обеспечения надёжности космических комплексов и приведены возможные модели экспериментальной оценки показателей надежности космических комплексов и составных частей.
Бесплатно
Оценка надежности спутниковой аппаратуры дистанционного мониторинга водной поверхности
Статья
Работа посвящена исследованию надежности и эффективности космической системы дистанционного мониторинга водной поверхности. Анализ существующих способов мониторинга показал высокий потенциал применения наноспутников для решения поставленной задачи. В качестве объекта исследования был выбран 3U CubeSat с размещенной на борту полезной нагрузкой в виде гиперспектральной камеры. Для оценки надежности системы применен расчет по интенсивностям отказов подсистем. Структурная и параметрическая надежность изделия были исследованы в программном комплексе Windchill Risk and Reliability с учетом циклограммы работы и специфики процесса деградации отдельных компонентов, обусловленного влиянием агрессивной космической среды. Для оценки эффективности применения наноспутника проанализирована зависимость точности определения загрязнения водоема от работоспособности фотоприемного устройства, так как фотоприемное устройство является центральным звеном в передаче оптической информации. Также получена вероятность эффективного измерения спектральных коэффициентов яркости за весь срок службы изделия. Выявлено минимально необходимое количество работоспособных пикселей для мониторинга водоема с достаточной точностью и достоверностью.
Бесплатно
Статья
В настоящее время к материалам на углеродной основе проявляется большой интерес. Они обладают высокими термомеханическими свойствами и массовыми характеристиками, являются достаточно технологичными. В авиационной и космической технике такие материалы нашли широкое применение, например, для изготовления силовых элементов, балок, каркасов, а также элементов обшивки самолетов и ракет. В статье рассматривается напряженное состояние изгибаемых балок круглого и кольцевого сечения из углепластиков. При испытаниях на растяжение и сжатие такие материалы, называемые разномодульными, обнаруживают различные свойства. Поэтому для расчетов на прочность необходимо использовать специальные модели прочности. Предлагается методика расчета на изгиб балок круглого и кольцевого сечения из углепластиков марок М46 и IMS-65. Их модули упругости на растяжение и сжатие, а также соответствующие пределы прочности были определены при испытаниях на машине ZDM-10 с точностью ±1,25 %. На примерах показано, что при расчетах необходимо учитывать различие в свойствах на растяжение и сжатие, а также реальное положение нейтральной оси сечения изгибаемой балки.
Бесплатно
Оценка погрешности синхронизации разнесенных наземных пунктов спутниковой связи
Статья
Значительное число патентов и публикаций в открытой печати показывает на сегодняшний день интенсивность проводимых исследований по созданию новых методов синхронизации и специализированной наземной аппаратуры частотно-временной синхронизации. В статье рассматривается реализация автономной системы синхронизации между наземными пунктами спутниковой связи, которая применяется в условиях неблагоприятного приема или отсутствия сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Представлены исследования по оценке погрешности временной синхронизации территориально разнесенных наземных пунктов спутниковой связи. Рассмотрены основы построения приемной аппаратуры радиотехнической системы и произведен расчет взаимной корреляции опорного сигнала приемной аппаратуры и принятого входного сигнала синхронизации. Приведены результаты натурных испытаний аппаратуры взаимной синхронизации, где определялась потенциальная точность синхронизации оборудования на наземных объектах с заранее неизвестными координатами, при этом аппаратура синхронизации обеспечивала измерение времени распространения сигнала с одного наземного объекта к другому с формированием универсальных шкал времени на пунктах. Способ взаимной синхронизации связанных пунктов осуществляется дуплексным методом на частоте 1065 МГц (запрос) и 625 МГц (ответ) фазокодоманипулированными сигналами с базой, равной 1023 и длительностью 0,1 мкс.
Бесплатно
Параболический трансформируемый рефлектор для платформы CubeSat
Статья
Платформа CubeSat используется для создания малых космических аппаратов. Неотъемлемой частью космического аппарата являются антенны для передачи сигналов между ним и абонентами. В зависимости от назначения полезной нагрузки на космический аппарат могут быть установлены антенны различных конфигураций. В космических аппаратах на базе платформы CubeSat используются антенны с раскрывающимся рефлектором. К конструкции рефлектора предъявляются следующие требования: небольшой объем в сложенном положении, максимальная апертура отражающей поверхности в рабочем положении, обеспечение требуемых точностных характеристик отражающей поверхности, простота механизма раскрытия и незначительная масса. Использование гибких шарнирных соединений в конструкции антенны позволяет создать надежный механизм раскрытия, обеспечить необходимую жесткость конструкции и небольшую массу. В статье предложена конструкция трансформируемого параболического рефлектора для космического аппарата на платформе CubeSat. Основным силовым элементом рефлектора является тонкостенная торовая оболочка с механизмом раскрытия в виде гибких шарниров. Проведен геометрический анализ для определения конфигурации рефлектора в сложенном положении. Выполнен модальный анализ для подтверждения необходимой жесткости. По результатам анализов были выбраны характеристики конструкции, которые удовлетворяют условию минимума массы. Разработан технологический процесс изготовления рефлектора, с помощью которого создан макет конструкции. Выполнены испытания рефлектора, заключающиеся в трансформации конструкции из рабочего положения в транспортировочное и обратно. Макет продемонстрировал возможность создания летных образцов рефлекторов, трансформируемым элементом которых является тонкостенная торовая оболочка с гибкими шарнирами.
Бесплатно
Параметрический синтез регулятора метаэвристическим алгоритмом в среде SimInTech
Статья
Эффективность и качество функционирования локальных систем автоматического управления в составе автономного объекта во многом определяются регулятором в их составе и используемым законом управления. Для синтеза регулятора необходимо использование современных систем автоматизированного проектирования. В статье представлены результаты применения генетического алгоритма в качестве метода параметрического синтеза управляющего устройства ПИД-типа в среде динамического моделирования технических систем SimInTech, которая в настоящее время используется на ряде предприятий ракетно-космической отрасли Российской Федерации. Объектом исследования выступает динамическая система с обратной связью на примере системы автоматического управления угловым положением искусственного спутника Земли. Представлена функциональная схема и упрощенная математическая модель системы автоматического управления в виде передаточных функций ее звеньев и ее реализация в среде SimInTech. Компьютерная модель системы, а также синтез регулятора, реализованы как пакет проектов на основе типовых блоков и субмоделей SimInTech, взаимодействующих через общую базу сигналов, которая обеспечивает обмен информацией между проектами, делая модель системы гибкой и универсальной с применением стороннего программного обеспечения – интерактивной оболочки для языка программирования Python – Jupyter Notebook. Описана организация взаимодействия SimInTech и Jupyter Notebook, представлены скрипты программ для его реализации.
Бесплатно
Статья научная
Параметрический синтез систем технического зрения является перспективным направлением научных исследований. Задачи синтеза решаются в модифицированных дескриптивных алгебрах изображений. Для оптимизации управляющих параметров используются генетические алгоритмы. В работе приведены расчеты для оценки важных характеристик параметрического синтеза систем.
Бесплатно
Перспективы и приоритеты развития информационных спутниковых систем
Статья научная
Рассмотрены основные направления развития систем спутниковой связи, вещания и ретрансляции информации. Показано, что на сегодняшний день основная тенденция развития космических телекоммуникационных систем - переход к спутникам, использующим технологию HTS (High throughput satellites). Для современных спутников HTS пропускная способность составляет до 100-150 Гбит/с, проекты следующего поколения спутников HTS позволят повысить пропускную способность в несколько раз. Определяют пропускную способность спутников HTS число лучей и полоса частот в луче, доступная для использования. При увеличении числа лучей требуется уменьшать их диаграмму направленности. Современные спутники HTS имеют 70-80 лучей с шириной диаграммы направленности 0,4-0,7 град. Проектируемые спутники будут иметь 150-250 лучей с шириной диаграммы направленности 0,2-0,3 град. Значит, ёмкость проектируемых спутников достигнет 0,5 Tбит/с, а в некоторых проектах даже 1 Тбит/с. При реализации фидерных линий связи с центральными станциями это ведёт к необходимости перехода в V-диапазон радиочастот...
Бесплатно
Статья
Обоснована возможность применения в качестве альтернативы термической обработке вибрационных технологий, имеющих меньшую длительность, малую энергозатратность, низкие капитальные затраты и сопоставимую эффективность. Выделены приоритетные области применения способов вибрационной обработки ответственных сварных конструкций: послесварочной и сопутствующей. Показаны достоинства и сложности при внедрении данных способов: возможность контроля эффективности послесварочной обработки по изменению амплитудно-частотной характеристики, повышение прочности и пластичности и оптимизация геометрических параметров сварного шва, совмещение времени обработки совместно со сварочным производственным циклом при сопутствующей обработке. Приведены краткие результаты опытных работ по критериям остаточных напряжений и остаточных деформаций для разных типов сварных соединений, таких как стыковое, тавровое и нахлесточное, и нескольких групп материалов, таких как алюминиевые сплавы, углеродистые и нержавеющие стали. Сделано заключение о перспективности применения послесварочной вибрационной обработки для габаритных жестких, образующих замкнутый контур, составленных из множества деталей и подсборок, сварных конструкций в сборочно-сварочных специальных кондукторах или универсально-сборочных приспособлениях, а также об изначальном снижении остаточных деформаций при сопутствующей вибрационной обработке сварных соединений.
Бесплатно
Перспективы проектирования и производства малобюджетных ракет-носителей
Статья научная
Данная статья посвящена ракетам-носителям спутников, их анализу и новым перспективам в проектировании. В первой части статьи представлен обзор и анализ существующих систем, принимая во внимание их разновидности (космические транспортные системы многократного применения; ракетно-космические транспортные системы однократного применения; первые космические системы однократного применения) и их состояние выведения на орбиту (реальное или прогнозируемое). Во второй части статьи представлена новая перспектива в проектировании ракет-носителей, основанная на выборе оптимальных качеств с экономической точки зрения, а также с учетом анализа, представленного в первой части статьи, и анализа настоящих и будущих тенденций. В заключении приведены выводы относительно преимуществ малобюджетных систем выведения, перспективы совместного сотрудничества, а также рассмотрены вопросы по безопасности.
Бесплатно
