Космические аппараты и технологии
Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 328
Программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы
Статья научная
Разработан программный комплекс, предназначенный для автоматизированной поддержки различных этапов конструирования бортовой аппаратуры. Система позволяет выполнять информационно-графическое моделирование архитектуры, а также наглядное имитационнное моделирование функционирования командно-измерительной системы в соответствии с назначением и условиями работы реального оборудования.
Бесплатно
Программный комплекс «Интеграл» для моделирования космических группировок и космических аппаратов
Статья
Целью работы являлось создание программного комплекса для моделирования решения целевых задач многоспутниковыми группировками. Комплекс состоит из модулей динамики центра масс космического аппарата, расчета дистанционного зондирования Земли, спутниковой связи (включая маршрутизацию передачи сообщений по межспутниковой связи), мониторинга космического пространства и других. Основной особенностью реализации была математическая и вычислительная оптимизация расчетов, что позволило проводить их на обычном компьютере без привлечения дополнительных вычислительных мощностей. В ходе работы были предложены поправки к методу Эверхарта для коррекции шага интегрирования траектории. Параллельная реализация также помогла существенно ускорить вычисления. Для иллюстрации работы приведены примеры решения двух различных задач: расчета оптимальной орбиты для задачи мониторинга космического пространства и решения задачи определения минимального числа космических аппаратов, необходимого для зондирования границы Российской Федерации раз в полчаса. Особенностью комплекса является работа с группировкой как с целостным объектом на уровне постановки задач и последующая аналитика ее решения, которая представляется в виде информации по целевым задачам, подгруппам группировки, космическим аппаратам и всей группировке.
Бесплатно
Статья
Одной из наиболее критичных систем наноспутника является система энергопитания, а аккумуляторные батареи, входящие в ее состав, подвержены существенному температурному влиянию. Поэтому для повышения эффективности системы энергопитания и повышения срока службы аккумуляторов требуется использовать систему обеспечения теплового режима. В работе предложен подход к проектированию системы обеспечения теплового режима модуля аккумуляторных батарей наноспутника. Подход состоит из двух этапов. На первом этапе проводится серия термовакуумных испытаний системы. В рамках испытаний оцениваются термодинамические свойства элементов системы энергопитания (удельная теплоемкость и теплопроводность). Оценка происходит по результатам обработки выборок измерений температуры отдельных элементов системы. Параметром согласования полученного решения является значение степени черноты компонентов. На втором этапе оценивается охлаждение блока аккумуляторных батарей при полете наноспутника на теневом участке орбиты. При оценке учитываются термодинамические параметры компонентов системы, полученные экспериментально. Таким образом, была проведена оценка «сверху» излучаемой мощности системы энергопитания. На основе экспериментальных и расчетных данных была проведена оценка достаточности выбранной мощности нагревателя блока аккумуляторных батарей. В статье приводится экспериментальная отработка предложенного подхода, используемые математические модели и эквивалентные схемы расчета модуля аккумуляторных батарей.
Бесплатно
Проектирование элементов конструкций различного назначения на основе топологической оптимизации
Статья
В последние десятилетия активно развиваются теория, алгоритмы и технологии топологической оптимизации для решения задач в различных областях. Данная методика находит широкое применение и использование при проектировании элементов конструкций в инженерных задачах. Отдельный интерес вызывает реализация методов топологической оптимизации в аэрокосмической отрасли. Основным результатом топологической оптимизации является определение эффективного распределения (использования) материала (материалов) в детали. В статье представлен обзор последних достижений, связанных с проектированием изделий широкого назначения, в том числе для ракетно-космической техники, на основе топологической оптимизации. Кратко перечислены основные алгоритмы для решения задач топологической оптимизации. Отдельный акцент в обзоре сделан на открывающиеся качественно новые возможности при моделировании ячеистых и сетчатых структур, изделий из композиционных материалов и мультиматериалов. Приведены примеры решений топологической оптимизации, ставшие уже классическими. Многие полученные результаты проектирования тесно связаны с внедрением различных современных технологий аддитивного производства. В заключении обзора формулируются актуальные вопросы, решение которых позволит обеспечить потенциал будущего роста и перспективы применения всей рассмотренной совокупности технологий проектирования и аддитивного производства в аэрокосмической отрасли.
Бесплатно
Статья
В работе рассматриваются объекты несферической формы с малым гравитационным притяжением, например, астероиды, спутники планет и кометы. Рассматривается возможность осуществления миссии к малым телам Солнечной системы неправильной формы на примере астероида Апофис. Авторы статьи предлагают использовать для длительной миссии изучения Апофиса космический аппарат нано-класса с электроракетной двигательной установкой. Целью данной работы является определение необходимых затрат рабочего тела на все этапы миссии, включающей достижение астероида, формирование и поддержание заданной орбиты относительно него. При моделировании управляемого движения космического аппарата учитывается гравитационное притяжение Земли, Солнца и астероида. На этапе движения космического аппарата относительно астероида его гравитационное поле описывается как суперпозиция гравитационных полей двух вращающихся массивных точек. В работе предлагается для предварительного баллистического проектирования миссии разбить ее на два участка. Первый – оптимальный по быстродействию гелиоцентрический перелет Земля – астероид Апофис с выравниванием скорости космического аппарата относительно астероида. Второй – движение в окрестности астероида, включающее оптимальный по быстродействию маневр формирования рабочей орбиты и поддержание рабочей орбиты в течение заданного времени.
Бесплатно
Проектно-баллистический анализ развертывания группировки спутников связи на окололунных орбитах
Статья научная
Представлены основные результаты проектно-баллистического анализа развертывания трех вариантов группировки космических аппаратов на орбитах искусственных спутников Луны для обеспечения связи между обитаемой стационарной лунной базой и различными районами лунной поверхности.
Бесплатно
Прозрачные ИК-нагреватели на основе серебряной микросетки, полученной методом золь-гель литографии
Статья научная
Представлена перспективная низкозатратная методика формирования прозрачных проводящих покрытий на основе металлической микросетки, формируемой при помощи самоорганизованного шаблона. Разработанное покрытие исследовано в качестве прозрачного нагревательного элемента, показана высокая однородность нагрева и стабильность микросетки при высоких мощностях (7,5 кВт/м2).
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена некомпланарному межпланетному перелету Земля-Венера космического аппарата, оснащенного солнечным парусом. Целью гелиоцентрического движения является попадание космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом в сферу Хилла Венеры с нулевым гиперболическим избытком скорости. В работе используется неидеально отражающая модель солнечного паруса, величина и направление ускорения от которого рассчитывается с учетом зеркального и диффузного отражений, поглощения и пропускания фотонов поверхностью солнечного паруса. Одной из главных задач в области навигации и управления движением космического аппарата является поиск простой энергоэффективной схемы управления для выполнения того или иного маневра. Именно такими схемами управления и являются законы локально-оптимального управления, различные комбинации которых позволяют выполнить необходимые маневры при межпланетном перелете. Описана процедура формирования программы управления для некомпланарного межпланетного перелета типа Земля-Венера космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом. В качестве результатов получены траектория перелета, изменение фазовых координат во времени, графики изменения управляющих углов и сформированная программа номинального управления. Полученные результаты удовлетворяют всем граничным условиям, описанным в постановке задачи.
Бесплатно
Статья научная
Проектирование сложной контрольно-проверочной аппаратуры проходит через три этапа оптимизации: анализ рынка и аргументированный выбор контрольных средств, моделирование и макетирование и одновременный контроль разнородных параметров.
Бесплатно
Разработка IBIS-моделей цифровых микросхем на основе экспериментальных данных
Статья научная
В настоящее время для проведения анализа целостности сигналов может использоваться ряд моделей, включая IBIS (и расширение этой модели - EBD), MOD (соответствующее расширение - PML), SPICE. Модели спецификации IBIS могут применяться при проектировании быстродействующих печатных узлов во многих системах проектирования, в частности, в P-CAD 200X, Altium Designer, Mentor Graphics HyperLynx (LineSim, BoardSim) и в других программных средствах. IBIS-модели позволяют обходить трудности, связанные с созданием и применением для интегральных схем SPICE-моделей, базирующихся на подробном описании внутренней структуры устройства. В данной работе рассмотрена экспериментальная методика создания IBIS-моделей. Основное внимание уделено интерпретации измеренных вольт-амперных характеристик входных и выходных буферов цифровых интегральных схем. В качестве базовой для создания IBIS-модели выбрана структура выходного буфера цифровой схемы, выполненная по КМОП-технологии. Одним из наиболее сложных этапов в экспериментальной методике является получение корректных динамических характеристик для создания IBIS-модели. Наряду с моделированием экспериментальная методика позволяет существенно уменьшить сложность и время создания IBIS-моделей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время повседневная и боевая деятельность практически любой армии мира во многом определяется качеством информационно-космического обеспечения. При этом качество обеспечения во многом зависит от устойчивости функционирования таких уникальных технических объектов, как центры управления полетами космических аппаратов. Исходя из особенностей построения новых и модернизации уже существующих центров управления полетами установлена их восприимчивость к деструктивным информационным воздействиям. В связи с этим был определен единственный способ гарантированного восстановления информационно-управляющей системы после информационно-технического воздействия, а именно полное переразвертывание автоматизированных рабочих мест, включающее переустановку операционных систем, общего программного обеспечения и специального программного обеспечения. Для обеспечения оперативности восстановления рассматриваемой системы была обоснована необходимость автоматизации процесса развертывания программного обеспечения автоматизированных рабочих мест центра управления полетами космических аппаратов. Результаты проведенного анализа существующих подходов к развертыванию программного обеспечения показали необходимость реализации непосредственно дистроспецифичных методов. Исходя из этого был произведен объектно-ориентированный анализ процесса развертывания программного обеспечения, а также предложена структура автоматизированной системы развертывания программного обеспечения автоматизированных рабочих мест центра управления полетами космических аппаратов, применение которой позволит обеспечить необходимый уровень устойчивости выполнения технологических циклов управления космическими аппаратами в частности, и качество информационно-космического обеспечения войск в целом.
Бесплатно
Разработка алгоритма расчета траектории перехвата ракетой астероида, опасного для планеты Земля
Статья научная
Работа посвящена разработке программы движения ракеты на перехват астероида. Представлены алгоритмы расчета параметров встречи астероида с Землей, построения траекторий движения ракеты, Земли и астероида в единой временной шкале, связанной с временем движения ракеты.
Бесплатно
Статья
В статье рассмотрены существующие конструкции зеркальных антенн, применяемые на космических аппаратах. Сформулированы требования, при которых обеспечивается надежная работоспособность антенн в условиях эксплуатации. Предложена оригинальная конструкция космической высокочастотной осесимметричной зеркальной антенны сверхлегкого класса. Корпус антенны состоит из нескольких сопряженных тонких криволинейных углепластиковых оболочек. Разработана технология изготовления антенны, которая позволила создать оболочку рефлектора с минимальными отклонениями от теоретического параболоида вращения. С помощью метода конечных элементов выполнен параметрический модальный анализ антенны. На основе этого анализа были определены геометрические параметры, обеспечивающие оптимальные механические и массовые характеристики конструкции. Результаты расчетов были использованы при создании опытного образца зеркальной антенны. Показано, что созданная антенна обладает техническими характеристиками, необходимыми для генерации остронаправленного электромагнитного излучения в Q и V частотных диапазонах. Выполнена успешная наземная экспериментальная отработка конструкции антенны, которая включала этапы механических, термовакуумных и радиотехнических испытаний. Предложенная конструкция может быть использована при создании перспективных космических аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается возможность реализации подхода к управлению робототехническими системами на основе данных об архитектуре биологических нейронных структур управления движением. Рассмотрен пример создания нейросетевого регулятора как упрощенной модели нейронной сети спинального уровня управления мышечным сокращением. Представлена структура иерархического регулятора, способного запоминать и воспроизводить состояния объекта управления.
Бесплатно
Статья
Сокращение сроков проведения прочностного анализа конструкции в процессе изготовления формообразующей оснастки с использованием современных инструментов виртуального компьютерного проектирования и моделирования, а именно математического 3D-моделирования, в условиях мелкосерийного производства с применением аддитивных технологий является основной задачей. При помощи числовой дискретизации исследуемая модель разбивается на конечное множество элементов, которые могут принимать любую форму элемента и определяться в различных системах отсчета. Это позволит приближенно численно прогнозировать поведение материала во время его деформации под действием заданных нагрузок, приложенных к 3D-модели. Применение аддитивных технологий с использованием современного компьютерного моделирования, в основе которого лежит программное обеспечение, является актуальной задачей. Такой подход позволит разработать оснастку сложной геометрической формы, минуя стадии написания управляющих программ и выполнения трудоемких операций по первичной обработке изделия. В основе данного метода лежит процесс построения 3D-модели формообразующей оснастки, повторяющей форму отражающей поверхности рефлектора, с применением модифицированных высокотемпературных инженерных пластиков. Показан процесс оценки эффективности разрабатываемой модели на основе проведения прочностных расчетов запаса прочности, деформации, статического напряжения и перемещения. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении размеростабильных изделий сложной геометрической формы из неметаллических материалов, применяемых в аэрокосмической промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Разработан, изготовлен и опробован экспериментальный стенд для определения обогащения урана методом «бесконечно толстых» образцов; проведены исследования, позволяющие сделать заключение о возможности эксплуатации стенда и определяющие основные направления оптимизации проведения измерений с его помощью.
Бесплатно
Статья
Приведены сведения о разрабатываемом в БГТУ «ВОЕНМЕХ» гидродинамическом термоэмиссионном преобразователе, а именно о варианте его лабораторного образца. Лабораторный образец предназначен для проведения комплексных экспериментальных исследований гидродинамического термоэмиссионного преобразователя для двух видов рабочих тел – продуктов сгорания органического топлива и инертных газов с добавками щелочных металлов. В ходе разработки лабораторного образца гидродинамического термоэмиссионного преобразователя было высказано предложение о его создании на основе приведения продуктов сгорания органического топлива. В данном случае существенно упрощается создание лабораторного образца по причине более низкой трудоемкости организации пламени. Основными элементами разработанного лабораторного образца являются катод – источник электронов и анод – элемент, воспринимающий электроны, вышедшие с катода, соединенные через полезную нагрузку. В данном случае существует проблема изменения термоэмиссионных характеристик источника электронов – катода, как за счет процессов «отравления» (адсорбции), так и за счет возможных химических превращений. Проведенные предварительные исследования показали, что при определенной температуре рабочего тела уменьшение тока не происходит. Областью применения таких преобразователей являются автономные источники питания арктических транспортных средств и космических аппаратов со сверхдлительным сроком эксплуатации.
Бесплатно
Статья
Предложен методический подход к оценке интеллектуальной собственности, создаваемой по государственным контрактам на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ. Создание интеллектуальной собственности – неотъемлемая часть деятельности организаций ракетно-космической отрасли, являющейся высокотехнологичной и ориентированной на создание инноваций. При оценке интеллектуальной собственности возникают сложности из-за неприменимости рыночного и сравнительного подходов в чистом виде к расчету стоимости, применение затратного подхода также не всегда дает объективную картину. В статье обосновано, что результаты интеллектуальной деятельности следует оценивать комплексно, совмещая разные подходы, учитывая не только затраты на разработку объекта интеллектуальной собственности, но и его качественные характеристики и роль в процессе создания инноваций. Предложено стоимостную оценку корректировать с учетом сути объекта, его значимости для решения технических задач и достижения экономических показателей, т.е. дополняя ее качественной оценкой, а значимость результата – определять посредством применения метода анализа иерархий (двухуровневой модели). Такой подход позволяет приблизить стоимость объекта интеллектуальной собственности к рыночной, в том случае если традиционный сравнительный подход определения стоимости нельзя применить из-за специфичности и оригинального характера оцениваемых результатов интеллектуальной деятельности.
Бесплатно
Разработка нового метода создания рабочей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора
Статья
В конструкции крупногабаритных рефлекторов зонтичного типа для создания рабочей поверхности используется формообразующая структура. Формообразующая структура в раскрытом положении представляет собой систему натянутых нитей. На формообразующую структуру этапа изготовления оказывают воздействие внешние факторы, которые приводят к деградации шнуров. Возникающие деформации формообразующей структуры оказывают влияние на стабильность геометрических параметров, к которым предъявляются жесткие требования [1]. С точки зрения сокращения трудоемкости изготовление арок формообразующей структуры с элементами системы укладки целесообразно проводить на фрагменте формообразующей структуры – арочной системе. Алгоритм нового прикладного метода включает этапы монтажа и прочностных испытаний арок на специально разработанном стандартизированном оборудовании. Большой практический интерес представляет задача применения данной технологии и проведения подобных исследований путем разработки специальной технологической оснастки. В статье сформулированы требования к оснастке (СТО) и произведен расчет трудоемкости. Авторами предложена оригинальная конструкция технологической оснастки, разработана новая методика сборки рабочей поверхности крупногабаритного рефлектора, которая позволяет существенно сократить затраты на изготовление рефлектора. На текущий момент разработанная методика, выдержав все циклы испытаний и подтвердив свою работоспособность, ожидает практического внедрения в процесс изготовления рабочей поверхности крупногабаритного трансформируемого рефлектора.
Бесплатно
Разработка проекта навигационного космического аппарата на геостационарной орбите
Статья научная
Обоснованы требования к космическому аппарату (КА) как к составной части функционального дополнения системы ГЛОНАСС. Проведен анализ возможности применения заимствованных бортовых систем с базового КА «Глонасс-К» и оценен объем их доработок с использованием метода подобия по критерию - минимизация объема доработок составных частей базового КА и его конструктивно-компоновочной схемы. Определен проектно-конструкторский облик КА функционального дополнения системы ГЛОНАСС, проведены расчеты бюджета масс, габаритных размеров, моментно-центровочных характеристик.
Бесплатно
