Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 322
Статья
Сейчас исследование планеты Венера является очень актуальным и развивающимся направлением науки о космосе. Развитие ракетных и космических технологий расширило границы доступности космических аппаратов к объектам Солнечной системы, позволило осуществлять целые межпланетные экспедиции, в том числе полеты на планеты земной группы, на планеты-гиганты и на окраины Солнечной системы. В настоящее время формируется программа исследований планет на ближайшие десятилетия. При изучении истории экспедиций на Венеру и Марс появляется ясность о необходимости развивать и всячески улучшать способы исследования атмосферы ближайших к Земле планет, в частности Венеры, с помощью доступных технических средств, делать их как можно более эффективными. Исследовать Венеру в работе предлагается техническим средством – мультироторным летательным аппаратом. Данный объект выделен в виде системы, а также задана и описана его роль в составе надсистемы. В работе выделены сценарии функционирования летательного аппарата, описаны задачи его подсистем, а также их взаимодействие друг с другом. Приведены основные внешние факторы, влияющие на работу подсистем мультироторного летательного аппарата. Разработана функциональная схема системы, а также основные показатели, используемые для оценки эффективности выполнения целевой задачи. Данная работа является предварительным этапом перед построением математической модели.
Бесплатно
Статья научная
Многие современные программы термовакуумных испытаний при наземной отработке космических аппаратов требуют обеспечения с высокой точностью температурного режима в широком диапазоне температур. Термовакуумные испытания отличаются значительными материальными затратами. Поэтому требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе связанных с обеспечением температурного режима, не менее актуально. Это объясняет повышенный интерес к перспективным энергоэффективным технологиям, одна из которых основана на кондиционировании газообразного азота. Системы с установками кондиционирования газообразного азота обладают оптимальным сочетанием эксплуатационных и технических характеристик и по сравнению с системами, где жидкий азот заливается в криогенные экраны, имеют меньшее потребление жидкого азота и электроэнергии, особенно в установившемся температурном режиме. При их применении исключен риск загрязнения термовакуумной камеры и объекта испытаний из-за утечек жидкого теплоносителя. Благодаря тому, что свойства азота достаточно точно соответствуют уравнению состояния идеального газа, моделирование таких систем относительно просто, а характеристики предсказуемы и стабильны. В статье проведен краткий анализ характеристик установок кондиционирования газообразного азота двух ведущих зарубежных производителей, приведены результаты практического применения четырех установок зарубежного производства с различными характеристиками с типичной термовакуумной камерой. Рассмотрены основные направления совершенствования зарубежными производителями характеристик установок кондиционирования газообразного азота. Сделан вывод о высокой эффективности и экономической оправданности применения технологии кондиционирования газообразного азота в большинстве случаев термовакуумных испытаний.
Бесплатно
Совершенствование агрегатов для транспортировки тепла в космических аппаратах
Статья научная
Рассматривается период создания агрегатов транспортировки тепла в космических аппаратах с 70-х годов прошлого века и по настоящее время. В процессе развития космической техники связи, навигации и геодезии создавались многочисленные типы космических аппаратов с различными видами систем терморегулирования и агрегатов транспортировки тепла при общей тенденции повышения потребляемой мощности и тепловыделений, наращивания количества тепловых связей и повышения эффективности распределения тепла, увеличения срока активного существования до 15 лет. Облик современных космических аппаратов во многом определяет выбор систем терморегулирования и агрегатов транспортировки тепла, а в случае бесконтейнерного варианта при разработке блочно-модульной структуры космического аппарата, сотопанели и топология тепловых труб в них является основополагающим фактором, требующим решения сложных прикладных теплофизических задач.Также рассматривается проблема передачи и распределения многочисленных тепловых потоков, которую решают агрегаты транспортировки тепла, обеспечивая при этом требуемый диапазон температур газа в герметичном контейнере. Освещено обеспечение длительного ресурса малорасходных нагнетателей космического аппарата агрегатов транспортировки тепла жидкости как решение наиболее наукоемкой задачи для быстровращающихся роторов электронасосных агрегатов.
Бесплатно
Совершенствование частотно-временного обеспечения системы ГЛОНАСС
Статья научная
Работа посвящена вопросам организации частотно-временного обеспечения (ЧВО) глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) ГЛОНАСС. Рассмотрены основные задачи ЧВО ГНСС ГЛОНАСС, приведено краткое описание реализованной в настоящее время в центре управления системой ГЛОНАСС технологии ЧВО, представлены основные результаты анализа функционирования комплекса технических и программных средств ЧВО, достигнутые точностные характеристики ЧВО и основные направления их совершенствования.
Бесплатно
Современные алгоритмы активной магнитной ориентации спутников
Статья
В работе приводится обзор основных последних достижений в области алгоритмов активной магнитной ориентации спутников. Выделены три режима работы такой системы. В первую очередь рассматривается вспомогательная задача гашения угловой скорости спутника. Вторая часть посвящена краткому описанию работы магнитной системы совместно с другими управляющими устройствами или с использованием пассивных средств обеспечения ориентации. Управляющий момент, создаваемый магнитной системой, ограничен по направлению: нет возможности создать момент вдоль вектора магнитной индукции. Добавление других исполнительных элементов или использование свойств внешней среды может снять это ограничение, обеспечивая момент вдоль вектора индукции. Возникает, однако, ограничение на реализуемый режим движения. Выделены стабилизация в гравитационном поле с использованием штанги, спутник с тангажным маховиком, стабилизация собственным вращением. В этих случаях достигаются практически важные режимы движения – орбитальная ориентация и инерциальная одноосная стабилизация. Третья часть посвящена наиболее перспективной теме – чисто магнитной системе ориентации, обеспечивающей произвольно заданную трехосную ориентацию космического аппарата. Рассмотрены различные подходы к преодолению ограничения в реализации управляющего момента, с разделением на локальные и оптимизационные методы. В таком подходе возможна реализация любого режима движения аппарата, но точность и быстродействие системы ориентации оказываются невелики.
Бесплатно
Статья
На высотах орбитального полета при поперечном обтекании защитного экрана невозмущенным набегающим потоком в аэродинамическом следе за ним существует стабильная естественная область глубокого вакуума. В этой области «космического» вакуума достигаются уровни разрежения порядка 10–14 – 10–10 мм рт. ст. и ниже при почти полном отсутствии кислорода и углеродсодержащих компонент. При проведении оценок достигаемых уровней разрежения предполагалось, что с рабочей («теневой») поверхности защитного экрана предварительно удалены сорбированные примеси, и скорости собственного газовыделения в зону следа соответствуют парциальному давлению порядка 10–14 мм рт. ст. Этот уровень газовыделения характерен для обезгаженных металлов, применяемых в сверхвысоковакуумной технике. Результаты оценок также показали, что из окружающей среды в зону разрежения за защитным экраном преимущественно попадают «быстрые» молекулы Не и Н2, скорости теплового движения которых существенно превышают орбитальную скорость полета, и их парциальные давления на высотах Н = 250 – 400 км на пять-шесть порядков ниже по сравнению с указанным выше парциальным давлением молекул газовыделения. Настоящая статья посвящена разработке научных основ эксперимента в условиях орбитального полета международной космической станции и обоснованию целесообразности его проведения.
Бесплатно
Создание гетерогенной имитационной модели командно-измерительной системы космического аппарата
Статья
В статье представлены программные инструменты, предназначенные для построения гетерогенных моделей путем программной интеграции логических моделей, методы работы которых заданы в базах знаний и инженерных моделей, созданных в среде технического моделирования. Для построения логических моделей используется разработанное авторами программное обеспечение «Программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы». Инженерные модели строятся в среде графического программирования LabVIEW. Описаны функции разработанного программного обеспечения для создания графических схем моделей, разработки структур данных и пакетов телеметрической информации, формирования базы команд и задания методов работы элементов модели в правилах баз знаний. Построен пример гетерогенной модели, имитирующей логику функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата, который включает библиотеку виртуальных приборов для моделирования приемо-передающего тракта и базу знаний с правилами взаимодействия бортовых систем при приеме, передаче, отработке и квитировании команд. Приведенный пример демонстрирует точки интеграции логических имитаторов и виртуальных приборов. Модель позволяет выполнять оценку параметров приемо-передающего тракта и влияния дестабилизирующих факторов на обеспечение качества линии связи, имитировать формирование и преобразование сигнала, поступающего от источника информации – наземного сегмента – в бортовую аппаратуру, и при обеспечении необходимого уровня сигнала моделировать логическое взаимодействие систем. Каждый элемент модели может быть изменен и переработан специалистом предметной области в зависимости от специфики решаемых задач.
Бесплатно
Создание имитационной модели солнечной батареи
Статья
В статье описан процесс создания имитационной модели БС. В качестве объекта исследования выступает БС, входящая в составе СЭП КА, выводимого на высокую эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли. При создании имитационной модели БС была сформирована фотопреобразователями (ФП) из арсенида гелия (АГ), КПД которого 27 %. При создании имитационной модели учитывались следующие параметры: напряжение холостого хода освещенной БС при установившейся температуре при выходе КА из тени Земли максимальной длительности при отклонении нормали к поверхности БС от направления на Солнце, а также изменение выходного тока. При создании модели учитываются и воздействия внешних факторов, таких как уменьшение внешнего атмосферного давления, изменения температуры БС при прохождении КА теневых участков орбиты, ионизирующих излучений КП при взаимодействии с магнитосферной плазмой, затенений конструкциями КА и другие. На современных КА системы энергообеспечения занимают по массе, объему и стоимости до 30 % самого КА. Поэтому проблема создания систем электропитания КА (далее по тексту СЭП) имеет важное первостепенное значение, ее совершенствование может заметно улучшить технико- экономические показатели КА в целом. В данной модели впервые применен авторский математический метод расчета деградации, влияющей на вольт- амперную характеристику солнечной батареи в процессе эксплуатации.
Бесплатно
Сосуды давления для космических аппаратов
Статья научная
Приведены результаты расчета ресурса конструкции герметичных контейнеров и баллонов давления для космических аппаратов и разгонных блоков разработки ОАО «ИСС им. акад. М. Ф. Решетнева»
Бесплатно
Спутниковый дальномер с пассивным ретроотражением запросного радиосигнала
Статья
В перспективных проектах лунной информационно-навигационной обеспечивающей системы рассматривается использование спутникового дальномера для решения задачи баллистического обеспечения окололунных космических аппаратов. В настоящей работе рассмотрена математическая модель расчета радиолинии спутникового дальномера с пассивным ретроотражением запросного радиосигнала от селенодезических пунктов. Модель позволяет выполнить расчет отношения «сигнал-шум» в отраженном радиосигнале и среднеквадратическое отклонение определения дальности от космического аппарата до пассивного ретрорадиоотражателя при различных условиях. В расчетах учитывается как отражение сигнала от ретрорадиоотражателя, так и от окружающего поверхностного лунного грунта. Рассмотрены различные типы ретрорадиоотражателя в виде комбинаций уголковых отражателей и в виде линзы Люнебурга. Выполнены расчеты радиолинии с использованием указанных типов ретрорадиоотражателей для разных значений высоты орбиты, частоты сигнала и других параметров. Показано, что при определенных значениях параметров радиолинии достигается значение среднеквадратического отклонения определения дальности порядка единиц метров и меньше как для линзы Люнебурга, так и для комбинированного уголкового отражателя. Окончательный выбор должен быть сделан с учетом их массы, а также возможностей трансформации ретрорадиоотражателя из транспортировочного в рабочее состояние.
Бесплатно
Сравнительные частотные испытания подвесного топливного бака
Статья научная
Результаты определения основных динамических характеристик ПТБ самолета Як-130УБС, зарегистрированных при различных уровнях заполнения бака.
Бесплатно
Статья научная
Проведено моделирование воздействия аддитивной помехи на широкополосные сигналы. Приведены блок-схемы, используемые для моделирования в Matlab. Проведен анализ помехозащищенности сигналов при воздействии аддитивных помех.
Бесплатно
Стенд для измерения направленных характеристик антенн спутниковых систем связи
Статья
Перспективным решением для предоставления услуг связи и передачи данных на территории Крайнего Севера является развитие телекоммуникационной сети на основе спутниковых систем связи. Поэтому задача разработки и создания земных станций перспективных систем спутниковой связи, имеющих характеристики, значительно превышающие мировые аналоги, является актуальной. Характеристики таких станций во многом зависят от характеристик антенных систем, которые определяют энергетические характеристики канала связи. Целью работы является разработка стенда для измерения направленных характеристик антенн спутниковых систем связи на базе сферического сканера TS8991. Спиральное сканирование, в отличие от классического сферического сканирования, представляет собой альтернативный метод измерений, направленный на уменьшение времени измерений при сохранении необходимой точности. В результате данной работы был реализован алгоритм спирального сканирования на основе сканера ближнего поля фирмы Rohde & Schwarz TS8991 и построен стенд для контроля и настройки параметров антенн земной станции спутниковой связи, представлена его структурная схема. На разработанном стенде была подвергнута испытаниям антенна с рефлектором диаметром 1,2 м. Результаты измерений показали отклонения измеренных значений от расчетных, обусловленные конструктивными недостатками антенны. Время измерений и преобразований в дальнее поле для антенны с диаметром рефлектора 1,2 м с помощью такого стенда составило 35 минут.
Бесплатно
Статья
Создание ракетно-космического производства привело к мощному развитию промышленного потенциала региона и отдельных его городов. Поэтому развитие данного направления является актуальной задачей. В статье предлагается создать дополнительное направление по разработке и изготовлению крупногабаритных рефлекторов антенн для наземных антенных станций. В качестве материала при изготовлении сегментов и составных частей рефлектора предлагается использовать композиционные материалы, а формирование изделий предлагается вести относительно недорогим методом по принципу вакуумной инфузии. Данное направление способствует созданию устойчивого развития предприятия, включая систему образования, фундаментальную и прикладную научную отрасль, а также поддержанию конкурентоспособности изготавливаемой продукции, что значительно расширит присутствие предприятия на мировом рынке. Таким образом, работа в данном направлении – весьма перспективная сфера деятельности, которая поспособствует инновационному развитию предприятия, преобразованию структуры производства с учетом рыночных отношений, а также позволит внести значительный вклад в экономику региона.
Бесплатно
Страхование космических проектов на основе вероятностного анализа рисков
Статья научная
Необходимым финансовым инструментом для успешной деятельности в аэрокосмической отрасли является страхование космических проектов. В статье проведен обзор развития космического сектора рынка страховых услуг. Приведены виды имущественного и личного страхования, которые представлены в совокупности согласно приведенной классификации на основе вероятностного анализа рисков. Данная классификация страхования космических проектов предназначена для успешной реализации обеспечения национальной безопасности нашей страны, космического мониторинга чрезвычайных ситуаций и коммерциализации ракетно-технической отрасли. Приведены типовые страховые риски космического проекта и примеры определения количественных показателей рисков из анализа надежности составляющих космического аппарата. Была рассмотрена последовательность страхования. Представлены типовые варианты и условия страхования космических рисков, а также стандартные процедуры их размещения на страховых рынках, что позволяет предлагать страхователям страховые покрытия, отработанные на практике и знакомые зарубежным перестраховщикам. Также была рассмотрена стратегия инновационного развития Российской Федерации и разработка моделей оценки рисков проектов в ракетно-космической промышленности на основе предложенного вероятностного анализа.
Бесплатно
Статья
Представлена комплексная математическая модель, описывающая изменение формы сферической оболочки калибровочного космического аппарата, вызванное неравномерным распределением температуры по ее поверхности на теневом участке околоземной орбиты. Тепловая часть модели учитывает воздействие на оболочку собственного излучения поверхности Земли и радиационный теплообмен в полости оболочки. Неравномерность облучения поверхности оболочки приводит к неравномерности распределения ее температуры и, как следствие, к отклонению ее формы от сферической, что может повлиять на функциональные характеристики аппарата. Для определения искажения сферической формы оболочки использованы основные положения безмоментной теории оболочек вращения. Количественный анализ представленной модели проведен для установившегося неравномерного распределения температуры по поверхности оболочки, возникающего на различной высоте расположения аппарата над поверхностью Земли. Полученные оценки искажения формы оболочки калибровочного космического аппарата могут быть использованы для сопоставления с допустимыми отклонениями, не нарушающими его функциональные характеристики на теневом участке околоземной орбиты.
Бесплатно
Теневые зоны орбит искусственного спутника луны
Статья научная
Проведено моделирование полутеневых и теневых зон от Земли и Луны и их прохождения искусственным спутником Луны (ИСЛ). Определены периодичность появления теневых (полутеневых) зон от Земли и Луны и одновременность их совпадения. На основании разработанных моделей осуществлена оценка длительности теневых (полутеневых) зон на орбите ИСЛ и их изменения в процессе орбитального движения Земли и Луны для двух вариантов размещения плоскостей орбит ИСЛ и двух типов орбит по периоду обращения. Сформулированы рекомендации по формированию требований к ИСЛ в части его пребывания в теневой (полутеневой) зоне от Земли и Луны.
Бесплатно
Статья научная
Приведен расчет параметров теплообменного аппарата (радиатора) из состава системы терморегулирования (СТР) негерметичного телекоммуникационного спутника малого класса (масса спутника до 600 кг), находящегося на низкой круговой орбите - 1500 км.
Бесплатно
Термоэмиссионное охлаждение элементов летательных аппаратов. Обзор современных исследований
Статья
Целью данной статьи является обзор текущего состояния исследований в области термоэмиссионного охлаждения и освещение их потенциальных применений в астронавтике и ракетостроении, особенно для космических аппаратов многоразового использования и высокоскоростных самолетов. В статье обобщены результаты работы исследовательских групп из нескольких университетов России, США и Китая. В ней рассматриваются теоретические модели и экспериментальные разработки технологии термоэмиссионного охлаждения, без углубления в подробные методологии. Основные исследования в этой области проводятся командами из университетов Мичигана, Колорадо, Вермонта и Техаса в США при активной поддержке корпорации Lockheed Martin. В данных университетах уже активно производятся экспериментальные исследования данной технологии. Более того, уже полученные результаты хорошо коррелируют с результатами теоретической проработки, из чего можно сделать вывод о перспективности исследований. Эффект термоэлектронной эмиссии дает возможность снизить температуру передних кромок аппаратов, что особенно актуально для космических аппаратов многоразового использования и беспилотных миссий, где поддержание оптимальной температуры компонентов становится ключевым фактором срока службы и надежности системы.
Бесплатно
Статья научная
Описаны термоэмиссионный способ и устройство охлаждения лопаток турбин газотурбинных преобразователей космических аппаратов, основанные на новом физическом принципе - явлении термоэлектронной эмиссии, испускании электронов нагретым металлом. Реализация термоэмиссионного способа и устройства охлаждения лопаток турбин позволяет повысить температуру рабочего тела перед турбиной до 2600-2700 К для органических топлив и выше для других рабочих тел и источников тепловой энергии (достигается при величине работы выхода электронов 1,6-1,7 эВ), уменьшить КПД газотурбинных преобразователей космических аппаратов до 43-44 %, снизить в два-три раза температурные напряжения в лопатках турбин газотурбинных преобразователей, снизить стоимость их изготовления и эксплуатации, а также дает возможность проводить диагностику теплового состояния турбины и других высокотемпературных элементов непрерывно в режиме реального времени. Все это обеспечивает потенциал для создания космических аппаратов повышенной энергоемкости с длительным сроком активного существования.
Бесплатно
