Космические аппараты и технологии
Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 378
Верификация частотных характеристик нагрузочных устройств, заявленных производителем
Статья
Целью работы являлось уточнение возможности определения частотных характеристик нагрузочных устройств по параметрам переходных процессов, скорости нарастания переднего фронта, его длительности, наличию или отсутствию перерегулирования, форме переходного процесса. Основная задача исследования состояла в определении параметров нагрузки, необходимых для выполнения расчета. Для подтверждения указанной гипотезы о влиянии выбранных параметров использован метод физического эксперимента. Уточнение показателей по эксплуатационным параметрам может быть актуальным при организации входного контроля поступающих покупных изделий для различных прикладных задач. Совершенствование алгоритмов входного контроля, реализация проверок временных характеристик вместо частотных позволят подтвердить соответствие характеристик, заявленных производителем либо поставщиком данного оборудования, и дадут возможность идентифицировать внутреннюю структуру устройств в обеспечение их совместимости с прочим оборудованием, применяемым на производстве, а также расширить технологические возможности предприятий. Обозначенная проблема представляется перспективной для ряда организаций, эксплуатирующих сложную электронную технику, а также для отечественных производителей электронных устройств. Актуальность исследования также заключается в уменьшении количества, требуемого для процесса верификации оборудования за счет увеличения вычислительной нагрузки. Кроме того, динамическая идентификация по параметрам переходных процессов повышает скорость проведения верификации.
Бесплатно
Виброзащита прецизионного оборудования космических аппаратов от внутренних источников возмущений
Статья
Работа посвящена вопросам защиты космического аппарата от влияния недопустимых внутренних вибрационных возмущений. Обозначена актуальность снижения вибрационной активности на борту космического аппарата для повышения точности целевой аппаратуры. Решается частная задача виброзащиты платформы космического аппарата от источника вибраций – электронасосного агрегата жидкостной системы терморегулирования. Определены основные требования к виброзащите электронасосного агрегата. Рассмотрены возможные способы снижения уровня вибрации, возбуждаемой электронасосным агрегатом на поверхности закрепления космического аппарата. Особое внимание уделено таким методам виброзащиты, как демпфирование и виброизоляция, реализуемые установкой между источником (электронасосным агрегатом) и объектом (космическим аппаратом) специальных виброзащитных устройств – виброизоляторов и вибродемпферов (амортизаторов). Описаны принципы работы вибродемпферов и виброизоляторов, наиболее распространенные материалы для вибродемпферов. Рассмотрены примеры конструктивных решений линейных одноосных виброизоляторов, разработаны рекомендации по применению перспективных изделий. Особо ставится акцент на применении металлорезины в качестве материала для виброизоляторов. Применительно к конкретному образцу электронасосного агрегата предложена схема пространственной структуры виброизоляции. Подробно приведены формулы для расчета, разработана математическая модель системы виброизоляции. Сформирован порядок расчета параметров системы. На основании модели определен максимально возможный уровень подавления вибрации в среднечастотной области.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты виртуального моделирования эксперимента по определению несущей способности стрингерных панелей конструкции планера летательного аппарата. Моделирование проводилось на основе МКЭ с учетом геометрической и физической нелинейности. Изложены методика проведения эксперимента и принципы построения виртуальной модели. Приведено сравнение расчетных и экспериментальных данных.
Бесплатно
Влияние лазерной обработки поверхности титановых образцов на адгезионую прочность клеевых соединений
Статья
В статье рассматривается прочность клеевых соединений образцов из титановых сплавов ОТ-4, поверхность которых обработана лазерным излучением. В работе представлены результаты анализа зависимости макро- и микрогеометрии полученной поверхности, химического состава, краевого угла смачивания и адгезионной прочности клеевых соединений при сдвиге от режимов лазерной обработки. Целью данной работы является определение оптимальных параметров лазерной обработки для получения высокой прочности клеевых соединений. Полученные результаты можно использовать при склеивании конструктивных элементов космических аппаратов. Исследования проводились на клеевой паре «Титан – Титан». В зависимости от режима обработки были выявлены характерные текстуры поверхности, которые были объединены в группы «В», «К» и «С». Высокоэнергетические режимы лазерной обработки поверхности образцов перед склеиванием приводят к значительному повышению прочностных характеристик клеевого соединения (до 70 %) благодаря увеличению площади склеивающей поверхности и механическому запиранию клея в микрорельефе текстуры образцов. Кроме того, применение данного способа, по сравнению с механическими и химическими методами, значительно повышает производительность обработки поверхности.
Бесплатно
Влияние радиуса шара при исследовании материалов с помощью упругопластического индентирования
Статья
В статье рассматривается исследование влияния величины радиуса шара при индентированиии образца на форму кривой в координатах «нагрузка – глубина вдавливания», отклонение глубины вдавливания при упругопластическом вдавливании от глубины вдавливания при упругом вдавливании и величину осевой деформации шара. Исследование проводилось с помощью программы Ansys Mechanical APDL, реализующей метод конечных элементов. В процессе исследования было установлено, что при изменении радиуса шара не происходит какого-либо явного изменения поведения материала образца, а отклонение глубины при упругопластическом вдавливании от глубины при упругом вдавливании не зависит от величины радиуса шара. Также было установлено влияние величины радиуса шара на величину осевой деформации шара. Предложена формула для определения величины осевой деформации для шара любого диаметра, что позволяет определять реальную глубину вдавливания при использовании шаров разных радиусов.
Бесплатно
Влияние структуры пакета на краевые эффекты в слоистых композитах
Статья научная
Представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований по влиянию структуры композиционного пакета на краевые эффекты, возникающие на его свободных кромках. Расчеты проводились на трех- мерных конечно-элементных моделях композита. Показано, что последовательность укладки монослоев в пакете существенным образом влияет на величину и распределение нормальных расслаивающих напряжений на его свободных кромках, что подтверждается экспериментальными данными.
Бесплатно
Влияние углов ориентации слоя на толщину несущих панелей из слоистого композита
Статья
Задача проектирования тонкостенных панелей из слоистых композитов минимального веса при обеспечении прочности и устойчивости сложная и трудоемкая, поскольку устойчивость сильно зависит от изгибной жесткости, которая определяется не только процентным соотношением слоев в укладке, но и их положением в ней. В статье представлен алгоритм выбора рациональных параметров тонкостенных несущих панелей из слоистого композита по условиям минимума веса, прочности и устойчивости. Для повышения экономичности алгоритма получены аналитические решения задач определения критических нагрузок неподкрепленной и дискретно подкрепленной стрингерами композитных панелей при комбинированном нагружении. Аналитические решения были верифицированы методом конечных элементов. Для валидации расчетов были разработаны образцы стрингерных панелей с различными укладками. Проведены испытания образцов стрингерных панелей на устойчивость. Получено хорошее совпадение критических нагрузок, реализованных в экспериментах и с помощью конечно-элементного анализа. Эти результаты позволяют использовать алгоритм выбора рациональных параметров для исследований влияния различных параметров на массу и несущую способность панелей из слоистого композита. В статье с помощью Алгоритма выбора рациональных параметров были получены укладки для неподкрепленной и стрингерной панели с углами армирования 0°, ±15°, ±30°, ±45°, ±60°, ±75° и 90°.
Бесплатно
Внешнее тепловое моделирование спутниковой платформы «Синергия»
Статья
С целью проведения теплового исследования спутниковой платформы «Синергия» разработана математическая модель расчета внешних тепловых нагрузок для космических аппаратов форм-фактора CubeSat, функционирующих в различных режимах ориентации на околоземных круговых орбитах. При моделировании тепловых условий учитываются тепловые потоки от Солнца, земной поток и атмосферное воздействие. Особенностью модели является переход к подвижной геоцентрической системе координат для определения плотности тепловых потоков прямого и отраженного солнечного излучения. Проведено исследование тепловых условий в процессе орбитального движения и определены параметры положения плоскости орбиты и параметры Солнца, при которых за орбитальный период достигаются максимальные и минимальные среднеинтегральные тепловые нагрузки. На этих орбитах смоделировано движение спутниковой платформы в трех типовых режимах ориентации и определены значения плотности поглощенных тепловых потоков ее внешними элементами. Исследуются четыре варианта конструктивного исполнения корпуса. Полученные в ходе моделирования данные использовались для первичного стационарного расчета температурного поля спутниковой платформы в программном комплексе ANSYS. Определены наиболее интересные с точки зрения теплового режима случаи для дальнейшего проведения теплового исследования.
Бесплатно
Статья научная
Столкновения высокоскоростных частиц космического мусора со сложными техническими объектами на орбите могут вызывать как локальные, так и катастрофические повреждения последних, а вторичные фрагменты, обладающие достаточно высокой скоростью, приводят к лавинообразным разрушительным последствиям: разгерметизации труб контура теплоносителя, систем управления и т.д. Моделирование быстропротекающих процессов в твердых телах при высоких скоростях встречи требует комплексного подхода к численному инструментарию, а именно к уравнениям баланса массы, импульса и энергии необходимо добавить уравнения состояния и уравнения процесса, реалистично описывающие поведение материалов при экстремальных нагрузках. Далее, многочисленные материалы, составляющие сложные технические объекты, имеют достаточно сильный разброс как по геометрическим, так и весовым характеристикам, что требует достаточно подробной разностной сетки и разумного осреднения свойств материалов. В комплексе программ REACTOR 2D используется симметричный алгоритм расчета контактных границ, а дискретно-континуальный подход обеспечивает возможность решения задач до «конца». В работе представлен расчет соударения частицы техногенного мусора с космическим аппаратом и показано, что при скоростях 11,7 км/с и выше столкновение приводит к катастрофическим последствиям.
Бесплатно
Возможности инноваций в системах терморегулирования космических аппаратов и их агрегатах
Статья научная
Рассматривается актуальность решения задачи инноваций на примере совершенствования систем терморегулирования (СТР) космических аппаратов (КА) и их агрегатов в современных условиях наукоёмких производств и производств оборонно-промышленного комплекса (ОПК).
Бесплатно
Статья научная
Предметом работы является проблема транспортирования автоматических космических аппаратов без снижения требуемых показателей надёжности. Рассмотрены возможные варианты конструктивного исполнения и особенности специализированных контейнеров, разработанных в АО «ИСС». Представлены пути решения поставленной задачи в зависимости от требований к условиям транспортирования автоматических космических аппаратов. Описаны результаты практического применения полученных результатов.
Бесплатно
Волновая теория слоистых пластин с приближенным учетом поперечного сдвига
Статья
Композиционные материалы широко применяются в производстве летательных аппаратов различного назначения. Обладая целым рядом уникальных свойств, композиты, из-за неоднородности структуры, плохо сопротивляются ударным нагрузкам. Импульсное воздействие распространяется внутри материала в виде волн напряжений, которые, отражаясь на внутренних неоднородностях, способны накладываться и создавать весьма значительные всплески напряжений. Это часто приводит к известным видам разрушения – отколам и расслоениям. Практика показывает, что эти разрушения наступают практически сразу за импульсом нагружения. Для проверки откольной прочности необходимо рассматривать начальный неустановившийся этап реакции на внешний импульс. Существуют достаточно надежные теории проверки этой прочности, как правило, в них не учитывается поперечный сдвиг, иначе решение становится излишне громоздким и плохо обозримым. Тем не менее, часто делаются попытки уточнить расчеты приближенным учетом поперечных сдвигов. В статье представлена волновая теория слоистых пластин с приближенным учетом поперечного сдвига. Рассматривается возможность уточнения расчета импульсно нагруженных пластин. Доказывается противоречивость получаемой модели.
Бесплатно
Статья
В статье представлен критический обзор применения волоконно-оптических решеток Брэгга (ВБР) в системах мониторинга состояния конструкций (МСК) авиационных и авиакосмических изделий из полимерных композиционных материалов. Рассмотрены физические основы работы ВБР, и обобщен опыт их использования в качестве датчиков деформации, температуры и структурной целостности в составе встроенных сенсорных систем. Основное внимание уделено ключевым инженерным ограничениям, сдерживающим широкое внедрение данной технологии, включая перекрестную чувствительность к деформации и температуре, влияние интеграции оптического волокна на микроструктуру и долговечность композитов, проблемы формирования надежных точек ввода и вывода, а также ограничения мультиплексирования и масштабируемости сенсорных сетей для крупногабаритных авиационных конструкций. Проанализированы основные подходы к компенсации указанных факторов, основанные на применении парных и модифицированных решеток, оптимизации схем встраивания волокна, использовании специализированных интерфейсов и развитых методов опроса. Обзор опирается на современные отечественные и зарубежные исследования и практические примеры внедрения. Показано, что эффективность применения ВБР в системах МСК определяется не отдельными характеристиками датчиков, а комплексным инженерным проектированием сенсорной сети с учетом технологических и эксплуатационных ограничений.
Бесплатно
Вопросы коммерциализации интеллектуальной собственности в космической отрасли
Статья научная
Рассмотрены проблемные вопросы коммерциализации интеллектуальной собственности, возможные подходы к развитию сферы использования интеллектуальной собственности и формированию идеологии развития рынка интеллектуальной собственности через создание необходимого инструментария, формирование доступной среды обмена интеллектуальной собственностью. В настоящее время одной из причин, стоящих на пути коммерциализации интеллектуальной собственности и превращения её в самостоятельный коммерческий продукт, является отсутствие идеологии и государственной стратегии развития этого направления с предоставлением разработчикам современных и новационных технических решений необходимых льгот и преференций. Создание новых технических решений, способных к правовой охране и отвечающих требованию мировой новизны, является одним из направлений достижения конкурентного преимущества предприятия и рассматривается как активная составляющая программы инновационного развития. Внедрение современных технологий в сфере управления интеллектуальной собственностью позволит предприятиям и организациям получить дополнительный стимул создания новационных решений и технологий именно с учётом их возможной коммерциализации.
Бесплатно
Статья
Излагается решение вопросов, возникающих при коррекции расчетных динамических моделей летательных аппаратов по результатам испытаний. К ним относится выбор методики модальных испытаний на основе анализа соотношений между вынужденными монофазными и собственными колебаниями. По результатам испытаний можно установить диссипативные свойства конструкций. Отмечено, что погрешности экспериментального определения собственных частот колебаний значительно ниже погрешностей в оценках обобщенных масс и коэффициентов демпфирования. Представлен метод коррекции параметров упругости конечно-элементных моделей летательных аппаратов. Матрица масс считается определенной точно. Целевой функцией является взвешенная сумма квадратов разностей между экспериментальными и расчетными собственными частотами. Для минимизации целевой функции используется итерационный процесс. Проведены исследования чувствительности коррекции к погрешностям в результатах модального анализа. Предложена методика моделирования диссипативных свойств конструкций по результатам испытаний. Для всех исследуемых тонов колебаний определяются обобщенные коэффициенты демпфирования, величины которых назначаются целевыми. Эти коэффициенты образуют диагональную матрицу демпфирования в главных координатах. Для построения матрицы демпфирования в физической системе координат использована модель рэлеевского демпфирования. Проведена коррекция расчетной модели консоли крыла самолета и самолета типа «летающее крыло».
Бесплатно
Статья научная
Одним из путей повышения точности наземного отслеживания орбитальных спутников является высокоточная калибровка используемой для этой цели сети микротелескопов. Для этой цели наиболее целесообразно использовать стабильные лазерные источники излучения. На практике в качестве таких источников используются баллонные платформы, поднятые на определенную высоту. Однако использование для калибровки одной фиксированной высоты всех источников может привести к недостаточной величине отношения сигнал/шум из-за непредсказуемых атмосферных явлений, а использование излучателей с различными спектральными характеристиками может усложнить требуемую методику анализа. Нами предложено использование однотипных лазеров и проведение калибровки с использованием платформ, поднятых на разные высоты. Вводится неявная функция зависимости дивергенции луча от высоты поднятия баллона. На эту функцию налагается некоторое интегральное ограничение. Далее исходно принимается, что количество микротелескопов, принимающих оптическое излучение от одного источника, линейно зависит от высоты нахождения данного источника. Требуется вычислить оптимальный вид вводимой неявной функции, при которой специально составленный целевой функционал, численно равный суммарному сигналу калибровки, достигает максимума. Предлагается использовать указанное свойство целевого функционала для проверки правильности проведенной процедуры калибровки. При этом обеспечение требуемого вида введенной ранее неявной функции является технически вполне решаемой задачей, т. к. дивергенция луча является управляемой величиной, а высота подъема платформы может быть измерена с достаточной точностью.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены наиболее перспективные проектно-конструкторские решения для создания двигательных установок для ракет-носителей сверхлегкого класса малыми частными предприятиями ракетно-космической отрасли. Сравнение металлоемкости камер сгорания с энергетическими характеристиками при различных рабочих давлениях показало, что наиболее оптимальным является рабочее давление в 12,16 МПа. Сопоставление относительных и абсолютных значений масс различных компоновок описывает характер взаимосвязи числа камер сгорания с общей массой двигательной установки. Было установлено, что девятикамерные двигательные установки с камерами, изготовленными с широким применением аддитивных технологий, наиболее полно удовлетворяют ключевым требованиям. Проведенный анализ включает в себя оценку проектных параметров как различных узлов и агрегатов, так и двигательной установки в целом. Представлены различные компоновки двигательных установок, оценена необходимая степень технологической сложности конструкций различных узлов и агрегатов. Соотношение полученных массово-энергетических характеристик достигнуто путем внедрения конструкторских решений, ставших доступными благодаря применению аддитивных технологий. Полученные результаты предварительных расчетов демонстрируют применимость и работоспособность проектно-конструкторских решений, рассматриваемых к применению в проектируемой двигательной установке для перспективной ракеты-носителя.
Бесплатно
Выбор критериев эффективности коммерческих спутников связи
Статья научная
Представлены модели расчета экономической эффективности спутников связи для двух схем финансирования: за счет собственных средств или за счет внешнего банковского кредитования. Для каждой схемы финансирования сформированы показатели экономической эффективности: срок окупаемости базовых затрат и индекс доходности проекта. Разработаны математические модели расчета показателей экономической эффективности для двух схем финансирования, предложен критерий по ограничению диапазона существования показателей экономической эффективности – доходность от проекта не ниже доходности от банковского вклада. По результатам оценочных расчетов выработаны рекомендации по ограничению срока окупаемости базовых затрат менее одной трети срока активного существования.
Бесплатно
Выбор структуры орбитальной группировки перспективной системы ГЛОНАСС
Статья научная
Проведен анализ характеристик орбитальной группировки системы ГЛОНАСС и тенденций развития зарубежных глобальных навигационных спутниковых систем, выработаны подходы и требования для разработки модернизированной структуры орбитальной группировки. Проанализированы различные варианты модернизации орбитальной группировки ГЛОНАСС, исследована эволюция и методы ее компенсации для рассматриваемых вариантов орбитальных группировок. Разработаны предварительные предложения по структуре орбитальной группировки системы ГЛОНАСС к 2020 году.
Бесплатно
Выбор характеристик электрообогревателей космического аппарата при наличии ограничений
Статья научная
Приводится математическая модель выбора характеристик электрообогревателей космического аппарата по критерию - минимум площади обогреваемой поверхности при наличии конструктивных и тепловых ограничений.
Бесплатно
