Космические аппараты и технологии
Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 358
Статья
Энергетическая эффективность панелей солнечных батарей во многом определяется точностью их ориентации на Солнце. В статье представлены результаты разработки системы программного управления процессом ориентации панели солнечной батареи в зависимости от географического расположения и календарной даты. Модель системы реализована в среде динамического моделирования технических систем SimInTech и включает модель комплекса электромеханических устройств ориентации панели солнечной батареи, дискретный ПИД-регулятор и блок программного управления, которые реализованы на основе типовых блоков и субмоделей SimInTech. Система ориентации панели позволяет изменять координаты азимута и места, определяющие ориентацию панели в трехмерном пространстве и управлять ими по заданной программе. Система реализована как пакет проектов, взаимодействующих через общую базу сигналов, которая обеспечивает обмен информацией между проектами, делая модель системы гибкой и универсальной. Результат работы системы управления представлен в 3D модуле визуального редактора, который позволяет наглядно отследить результаты управления и эффективность использования оборудования. Для подтверждения показателей качества управления ориентацией панели солнечной батареи производится расчет процента получаемой энергетической мощности.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается общая структура автоматизированной системы управления (АСУ) космическим аппаратом (КА). Анализируются проблемы обработки телеметрической информации в контуре АСУ. Предлагается идеология построения унифицированной системы обработки телеметрической информации (ТМИ) в центрах управления полётами (ЦУП) космических аппаратов.
Бесплатно
Предложения по построению перспективной системы персональной спутниковой связи
Статья научная
Рассматриваются этапы создания и последующего развития многофункциональной системы персональной спутниковой связи и передачи данных с космическими аппаратами на низких орбитах, основные технические решения по улучшению тактико-технических характеристик системы, повышение потребительской привлекательности и конкурентоспособности с зарубежными аналогами. Кроме того, определён основной потребительский контингент системы и представлена динамика восполнения орбитальной группировки системы до 2020 года.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы заключается в приложении уравнений общей теории оболочек для исследования изгибающих локальных моментных факторов так называемого краевого эффекта при расчете напряженно-деформированного состояния тороидального бака от внутреннего давления. В работе повторен вывод уравнения общей теории оболочек В. З. Власова в системе криволинейных координат. Получены выражения внутренних мембранных усилий, изгибающих и крутящих моментов. Составлены общие дифференциальные уравнения равновесия расчета изотропных оболочек переменной толщины и кривизны. Для расчета торового бака введена тороидальная система координат; разрешающие уравнения преобразованы в уравнение для решения осесимметричной задачи. Чтобы уменьшить порядок производных, полученное уравнение равновесия преобразовано в вариационное уравнение. Дифференциальные операторы заменены конечно-разностными аналогами, интегрирование заменено ступенчатым суммированием. Континуальная задача сведена к задаче дискретной, вариационно-разностной, с конечным числом переменных...
Бесплатно
Применение Data Mining в космических приложениях
Статья научная
Представлен обзор направлений использования Data Mining в различных приложениях космической тематики: контроль качества изготовления микросхем, анализ телеметрических данных, мониторинг работы космических аппаратов в процессе полета, предпусковой анализ космических аппаратов, прогнозирование поломок, анализ данных на борту космического аппарата в процессе полета и так далее.
Бесплатно
Применение аддитивных технологий в машиностроении для изготовления формообразующей оснастки
Статья
Рассматривается процесс применения аддитивных технологий при изготовлении крупногабаритной формообразующей оснастки. Предполагается сократить сроки изготовления и трудозатраты рабочих путем применения нетрадиционных технологических систем при изготовлении модели формообразующей оснастки, которая имеет качественно новые свойства и возможности, а также существенно повышает уровень автоматизации и интенсификации производственных процессов. При проектировании технологического процесса необходима высокая информационность и компьютеризация, определенный уровень электрификации и энергообеспечения, поэтому проектирование новых технологий базируется на рациональных технологических процессах с использованием накопленного опыта и нового системного подхода, разработанного на единстве технологий проектирования производства с помощью CAD/CAE/CAM систем. За основу изготовления формообразующей оснастки был принят экструзионный метод трехмерной печати по технологии FDM (Fused Deposition Modeling) с применением нового модифицированного материала марки PA12CF. Данный материал представляет собой композитный пластик из полиамида-12, армированный углеродными волокнами. Применение аддитивных технологий с использованием современного компьютерного моделирования, в основе которого лежит единство технологических систем, является актуальной задачей. Данные технологические системы позволят значительно повысить производительность, сократить занимаемые оборудованием производственные площади, уменьшить длительность производственного цикла, сократить число рабочих, занятых в производстве, и осуществить возможность перехода к технологиям, не требующим конструкторской документации в бумажном виде. Вместе с тем аддитивные технологии являются открытыми к дальнейшему их развитию и имеют большой потенциал эволюционировать и модифицироваться в соответствии с изменяющимися внешними условиями на рынке труда.
Бесплатно
Статья
В статье рассматривается способ применения векторных анализаторов цепей при калибровке имитаторов сигналов спутниковых радионавигационных систем. Акцент сделан на уменьшении погрешности калибровки задержки в радиотехнических трактах имитаторов за счет учета составляющей, обусловленной различиями волновых сопротивлений (импедансов) имитатора и аппаратуры, применяемой при его калибровке. Основная цель исследования – оценить, насколько возможно уменьшить погрешность калибровки имитаторов за счет использования измерений электрических параметров тракта передачи сигнала векторными анализаторами цепей. Для реализации предложенного способа проводятся измерения следующих параметров тракта: коэффициент передачи кабельной сборки, групповое время запаздывания в ней, а также комплексные коэффициенты отражения от ее соединителей и от портов имитатора и цифрового осциллографа. Для достижения поставленной цели было проведено имитационное моделирование, основной частью которого являлось прямое вероятностное моделирование измерений векторного анализатора цепей и расчет статистики погрешности, остающейся после прибавления к оценке задержки, полученной традиционным корреляционным методом, калибровочной поправки, рассчитанной по измерениям векторного анализатора цепей (неисключенной систематической погрешности). В результате моделирования показано, что использование векторного анализатора цепей при калибровке имитаторов сигналов спутниковых радионавигационных систем позволяет в несколько раз уменьшить составляющую систематической погрешности, обусловленную импедансными рассогласованиями.
Бесплатно
Статья
На сегодняшний момент времени от спутниковых технологий в той или иной степени зависят многие современные отрасли. Для построения таких спутниковых систем связи необходима оценка параметров качества обслуживания, одним из которых является время задержки информации. Для реализации математической модели спутниковой сети используются такие аналитические выражения для временных задержек, которые имеют неустранимый разрыв второго рода в момент времени, когда интенсивность поступления трафика становится равной интенсивности обслуживания. Устранение данной особенности позволило бы сократить время расчета оптимальных маршрутов. В представленной работе для достижения поставленной цели используется кусочно-линейная аппроксимация. В качестве способа задания прямых рассматриваются два подхода, которые сравниваются с помощью интегрального метода наименьших квадратов, а также рассмотрен вопрос о количестве используемых прямых в условиях поставленной задачи. В качестве результатов были получены аппроксимационные зависимости, позволяющие построить кусочно-линейную функцию среднего времени ожидания в буфере для системы М/М/1. Описана процедура нахождения оптимальных параметров для данной функции, а также аналитическим методом были получены приближенные формулы нахождения точек касания прямых, зависящие от поступающей интенсивности трафика.
Бесплатно
Статья
В последние годы количество космических объектов, находящихся в космическом пространстве, особенно в ближней операционной зоне, значительно увеличилось из-за наращивания космических группировок, в том числе двойного назначения (например, Starlink) и остатков их жизнедеятельности (космического мусора). Данный фактор повышает значимость задачи распознавания и классификации космических объектов по типам в минимально возможное время и занесения их в главный каталог космических объектов. Разработанная методика позволяет провести автоматизированный анализ оптических изображений космических объектов, используя программное обеспечение для решения задачи их распознавания и классификации по типам с применением сверточной нейронной сети. Цель исследования – повысить оперативность обработки и анализа оптических изображений космических аппаратов. Экспериментальные результаты исследования подтверждают достижение его цели. Разработанная методика вносит вклад в развитие программно-аппаратных средств обработки изображений и может быть использована при расчетах и подготовке данных для информационного обеспечения заинтересованных должностных лиц. В работе впервые подготовлен обучающий набор для сверточной нейронной сети с использованием реальных оптических изображений космических аппаратов, полученных в видимом диапазоне.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы применения результатов работы научно-исследовательской лаборатории вибродиагностических систем при обучении студентов специальности «Программное обеспечение информационных технологий» предмету цифровая обработка сигналов. Отмечена практическая направленность данного предмета и его важность при решении прикладных технических задач. Предлагается реализация интернет-ресурса для обработки сигнальных данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается применение способа бесконтактной пайки для создания высоконадежных прецизионных соединений антенно-фидерных устройств космических аппаратов негерметичного исполнения с увеличенными сроками активного существования. Переход к разработке и использованию приемопередающих устройств, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн для связи космических аппаратов с Землей, позволяет существенно снизить массо-габаритные показатели антенно-фидерных систем за счет уменьшения геометрических размеров составных частей антенно-фидерных систем - антенно-фидерных устройств: антенн, фильтров, волноводов, переходов, делителей, соединений и др. при сохранении требуемых радиотехнических и эксплуатационных характеристик. В связи с уменьшением размеров антенно-фидерных систем космических аппаратов нового поколения требуется создание малогабаритных антенно-фидерных устройств с повышенной точностью конструктивно-технологического исполнения, высоконадежными паяными соединениями, но предъявляет дополнительные требования к конструкции и технологии сборки, точности совмещения деталей между собой, получению высоконадежных, в том числе и прецизионных паяных, соединений с длительными сроками использования в условиях воздействия факторов открытого космоса...
Бесплатно
Статья научная
Разработан автономный двухфазный модуль (АДМ), применяемый в качестве средства термостатирования КА при наземной отработке. Рассмотрены технические характеристики составляющих АДМ. Приведены преимущества термостатирования КА с помощью АДМ. Представлена двухфазная система терморегулирования с механическим насосом для прокачки теплоносителя, определены преимущества двухфазного контура по сравнению с однофазным.
Бесплатно
Применение электрореактивных двигателей в системе коррекции космического аппарата
Статья
Обозначено место электрореактивных двигателей в системе коррекции космических аппаратов, описаны основные задачи, решаемые системой коррекции при эксплуатации космических аппаратов. Приведена современная классификация электрореактивных двигателей, согласно которой существует четыре класса, отличающихся природой процессов, сообщающих рабочему телу кинетическую энергию: электротермические, электростатические, импульсные, магнитоплазмодинамические. Для иллюстрации современного уровня технологии приведены примеры электрореактивных двигателей различных классов, применяющихся в современных космических аппаратах, систематизированы их технические характеристики, такие как тяга, удельный импульс, потребляемая мощность и КПД. В качестве основных двигателей коррекции современных космических аппаратов обозначены электростатические: стационарные плазменные (холловские) и ионные. Для различных классов электрореактивных двигателей приведены диапазоны их обобщенных характеристик в виде совокупности удельного импульса (характеризующего экономичность двигателя) и цены тяги (определяющей энергопотребление двигателя в пересчете на единицу тяги). Указана необходимость учитывать стоимостные показатели разработки и эксплуатации электрореактивных двигателей при создании системы коррекции перспективных космических аппаратов. Определены задачи на дальнейшее исследование в области технико-экономической эффективности применения электрореактивных двигателей в составе систем коррекции космических аппаратов.
Бесплатно
Принципы построения автоматизированной контрольно-проверочной аппаратуры космических аппаратов
Статья научная
Аппаратура контроля сложного оборудования космических аппаратов, насыщенного электроникой, требует создания автоматизированных специализированных устройств, работающих по ранее разработанным сценариям. В работе описана контрольно-проверочная аппаратура для проведения приемосдаточных и предстартовых испытаний космических аппаратов.
Бесплатно
Статья
Анализируются варианты построения малоразмерных космических аппаратов на базе унифицированных космических платформ, исследуются области рационального применения унифицированных космических платформ в составе малых космических аппаратов для решения широкого спектра задач, включая мониторинг арктических регионов. Приводятся методические подходы обеспечения проектного анализа схемных решений унифицированных космических платформ для малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Исследуется актуальная проблема выбора типоразмера унифицированной космической платформы, оценки эффективности ее использования с учетом необходимой ее модернизации под конкретную полезную нагрузку. Разработаны методика и модели выбора параметров модификации малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Применение методики позволяет определить рациональные параметры модификации малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли, оценить влияние особенностей проектно-конструкторских решений и внешних связей на суммарные затраты при реализации проекта создания унифицированных космических платформ. Актуальность исследований связана с необходимостью создания конкурентоспособных вариантов малоразмерных космических аппаратов на базе унифицированной космической платформы, предназначенных для обеспечения мониторинга высокоширотных регионов с использованием системы малых космических аппаратов.
Бесплатно
Принципы построения прецизионной системы ориентации и стабилизации космического телескопа
Статья
В настоящее время реализуются проекты проведения астрономических исследований с помощью космических телескопов, размещаемых на космических аппаратах. Это обусловлено исключением влияния атмосферных факторов на качество получаемой информации. Однако в этом случае возникает проблема обеспечения точности ориентации оси визирования телескопа относительно объекта наблюдения в течение требуемого периода времени. В статье рассмотрены принципы построения системы ориентации и стабилизации космического телескопа в варианте его жесткой установки на космическом аппарате. Сформулированы требования к точности ориентации, предложен приборный состав и трехступенчатый алгоритм управления ориентацией. Первая ступень алгоритма обеспечивает первичное наведение оси визирования телескопа на целевой объект по информации со звездного датчика и измерителя угловой скорости до попадания в поле обзора телескопа. Вторая ступень алгоритма обеспечивает приведение оси визирования телескопа относительно направления на целевой объект уже по показаниям самого телескопа до величины погрешности, обеспечивающей требуемый охват области наблюдения. Третья ступень алгоритма обеспечивает удержание оси визирования телескопа относительно направления на целевой объект с требуемой точностью в течение экспозиции. Рассмотрены возмущающие факторы от работающих приборов космического аппарата и сформулированы принципы снижения их воздействия на точность визирования. Для создания наиболее благоприятных условий работы научной аппаратуры космического телескопа, а также обеспечения непрерывного информационного контакта космического аппарата с наземными средствами рекомендовано использовать геостационарную орбиту с малым наклонением и эксцентриситетом.
Бесплатно
Принципы субмодульного построения унифицированной космической платформы
Статья научная
Проведен анализ унифицированных космических платформ модульного построения отечественного и зарубежного производства. Представлены принципы проектирования унифицированной космической платформы. Отличием предлагаемого подхода от существующих является разделение платформы на отдельные субмодули. Данный подход к разработке платформы и космического аппарата в целом позволит сократить время разработки конкретного продукта и снизить его стоимость за счёт применения унифицированных субмодулей. Кроме того, это позволит сделать платформу более гибкой для адаптации под различные требования от полезной нагрузки и условий функционирования. Назначение платформы определяет состав субмодулей и их вариантное построение. Все субмодули монтируются на единую силовую конструкцию, являющуюся основой для конструктивно-силовой схемы космической платформы и малого космического аппарата в целом. Все субмодули в отдельности имеют четко опре- деленные механические, электрические и тепловые интерфейсы. Каждый субмодуль протолетной платформы проходит полный цикл наземной отработки (электрической, механической и термовакуумной). Для последующих платформ субмодули проходят минимально необходимый (в объеме приемосдаточных испытаний) объем проверок (электрических, механических и термовакуумных), что сокращает время разработки и стоимость платформы.
Бесплатно
Статья
Разработка высокоресурсных электронасосных агрегатов, ориентированных для эксплуатации в составе ракетно-космической, авиационной и транспортной техники, является важной задачей. Данные агрегаты являются активными устройствами преобразования энергии, обеспечивают функциональность системы терморегулирования. Его отказ приводит к непоправимым последствиям: неисправностям сопрягаемого оборудования, отказам системы в целом, авариям со значительным экономическим ущербом. Вибрация для электронасосного агрегата является наиболее неблагоприятным фактором, сказывающимся на его надежности. Данное обстоятельство обуславливает актуальность, целесообразность и важность поставленных задач исследования виброактивности электронасосного агрегата – причин появления вибраций и способами борьбы с ними. Рассмотрены основные источники вибраций в электронасосном агрегате космического аппарата, а именно: механические, гидродинамические и электротехнические. Рассмотрены рекомендации зарубежных и отечественных авторов по мерам борьбы с каждым источником. Было проведено исследование технического уровня существующих разработок, результатов, основных технических решений и тенденций развития технических решений для решения проблемы по снижению виброактивности электронасосных агрегатов. На основании данного обзора были сформулированы основные направления дальнейших исследований виброактивности, которые способны привести к ее снижению в существующих конструкциях электронасосных агрегатов.
Бесплатно
Статья
Надежность как космических аппаратов в целом, так и отдельных их систем, подтверждается на этапе комплексной наземной экспериментальной отработки, включающей комплексные термовакуумные испытания. Тепловое состояние объекта испытаний в термовакуумных камерах получается, в частности, при помощи имитатора солнечного излучения. Для контроля энергетической освещенности имитатора солнечного излучения в условиях термовакуумных испытаний наиболее часто используют радиометры на основе кремниевых фотоэлектрических преобразователей. В то же время анализ особенностей кремниевых фотоэлектрических преобразователей показывает, что прямое измерение ими с требуемой для наземной отработки космических аппаратов точностью невозможно – их выходной сигнал нелинеен, зависит от принимаемого спектра, собственной температуры и обладает долговременной нестабильностью. Достигаемая точность измерений прямо зависит от числа и точности применяемых средств и методов необходимой коррекции, из которых коррекция несоответствия спектра имитатора солнечного излучения спектру Солнца является самой сложной и трудоемкой. В то же время спектрально неселективные тепловые радиометры свободны от перечисленных недостатков. В ходе проведенного авторами эксперимента подтверждена значительная зависимость точности измерения энергетической освещенности радиометрами на основе кремниевых фотоэлектрических преобразователей от принимаемого спектра. Сделан вывод о наибольшей оправданности прямого измерения энергетической освещенности имитатора солнечного излучения в условиях термовакуумных испытаний тепловыми радиометрами.
Бесплатно
Проблемы прочности: кинетическая концепция прочности, относительность и неопределённость
Статья научная
На основании кинетического подхода обоснованы принципы относительности и неопределенности при разрушении. Приведены результаты математического эксперимента по определению констант, ответственных за темп расходования ресурса несущей способности при испытаниях до разрушения с постоянной скоростью увеличения нагрузки.
Бесплатно
