Космические аппараты и технологии
Статьи журнала - Космические аппараты и технологии
Все статьи: 378
Методика проектирования электрообогревателей негерметичного космического аппарата
Статья
Выявлена конструктивная особенность построения электрообогревателей для негерметичных космических аппаратов, использующих нагревательный элемент в виде ленты из материала с большим удельным сопротивлением, расположенной на плоском основании (электроизолирующей подложки) в виде змейки с организацией необходимых зазоров между лентами. Разработана математическая модель расчета основных проектных параметров электрообогревателей: мощность, масса, площадь обогреваемой поверхности. Сформирована номенклатура показателей эффективности, используемых в качестве критериев оптимизации: коэффициент использования мощности, коэффициент заполнения лентой электроизолирующей подложки, поверхностная плотность, энергомассовая эффективность, тепловая эффективность нагрева, целевая эффективность. Определены методические принципы ранжирования требований к параметрам электрообогревателей с использованием выбранных критериев оптимизации: предпочтительное использование материалов ленты с большим удельным сопротивлением и минимальной толщины. Сформулирован способ пошагового расчета параметров электрообогревателей при наличии ограничений по предельной плотности теплового потока, определяемой из условий применения электрообогревателей. Выработаны общие рекомендации по выбору параметров электрообогревателей: использовать повышенное напряжение, минимизировать толщину ленты нагревательного элемента и ширину зазора между лентами, минимальное значение длины ленты определять для предельной плотности теплового потока при заданном номинале напряжения.
Бесплатно
Методика расчета усилий, необходимых при гибке труб малого сечения прямоугольного профиля
Статья
Изогнутые трубы малого сечения прямоугольного профиля (3,6x1,8 – 11x5,5 мм) широко применяются в антенно-фидерных устройствах космических аппаратов. К ним предъявляют требования обеспечения точности размеров в зоне гибки не более ±0,05 мм, для этого необходим выбор методов технологических режимов. Объектом исследования является заготовка трубы малого сечения из меди М4, которую необходимо согнуть для получения угла изгиба 90°. Цель исследования – разработка методов расчета, необходимых для осуществления технологического процесса гибки труб малого сечения, с обоснованием усилий для гибки. В работе проанализированы способы гибки прямоугольных труб. Выбран наиболее рациональный метод – гибка с использованием жесткой оправки. На основе выбранного метода гибки была составлена расчетная модель. Разработаны методика, алгоритм расчета и проведен анализ результатов расчета. В результате теоретических исследований, с помощью расчетов, выявлена степенная взаимосвязь усилия гибки от радиуса изгиба – чем больше радиус изгиба, тем меньше усилий требуется приложить для гибки. Расчет может быть использован для определения размеров гибочной оснастки и усилия гибки трубы малого сечения, позволяет подобрать наиболее оптимальный режим технологического процесса.
Бесплатно
Статья
В рамках создания метода верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов, удовлетворяющего задачам процесса верификации и разрабатываемого с целью снижения суммарных затрат на верификацию, представлена методика оценки количества не выявленных дефектов естественной семантики программы. Обнаружение данного типа дефектов производится путем статического анализа исходного кода программы и основывается на контроле соблюдения принципа размерной однородности выражений. Оценка количества дефектов выполняется по модели надежности Миллса, относящей к классу статистических моделей с преднамеренным внесением дефектов в программное обеспечение. Процедура внесения дефектов демонстрируется на теоретико-множественном представлении программы с учетом характерных для дефектов естественной семантики программы особенностей исходного кода, влияющих на адекватность проводимой процедуры. Требуемая степень доверия к результатам оценки необнаруженных дефектов достигается за счет вычисления математического ожидания количества обнаруживаемых «преднамеренных» дефектов по выборке требуемого размера, которая зависит от статистических характеристик, получаемых из начальной выборки и заданных значений доверительной вероятности и доверительного интервала. Полученная методика может быть использована при проведении испытаний исходного кода программ в рамках процесса верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов, так как основана на общеизвестных математических соотношениях и соответствует требованиям нормативных документов в данной области.
Бесплатно
Статья научная
Прослеживается связь между результатами научно-производственной деятельности и их защитой в качестве объектов интеллектуальной собственности (ОИС). Особое внимание уделяется вопросам введения ОИС в коммерческий оборот. Приводится методология системы управления интеллектуальной собственности (ИС) для создания конкурентоспособной продукции, основой которой является активное экспертное звено.
Бесплатно
Статья
В статье приведены результаты экспериментальных исследований методов взаимной высокоточной навигации для беспилотных и специализированных транспортных систем. Предлагаемые методы основаны на применении относительных режимов работы двух и более угломерных приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Для проведения исследований разработан программно-аппаратный комплекс, состоящий из двух угломерных приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, опорно-поворотного устройства и компьютерной модели навигационной системы беспилотных и специализированных транспортных систем. Он обеспечивает погрешность позиционирования антенной системы по угловым координатам менее 1 угловой минуты, что позволяет его использовать в качестве эталона при измерении угловых перемещений антенной системы приемника сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Приведены и проанализированы результаты измерений плановых и угловых координат как в автономном, так и в относительном фазовом режимах работы угломерных приемников глобальных навигационных спутниковых систем. Установлено, что среднеквадратическая погрешность измерения относительных координат составила 0,019 м. Дальнейшее увеличение точности измерения относительных координат возможно за счет принятия мер по снижению погрешности многолучевого приема, которая является наиболее значимой некоррелированной погрешностью измерения координат двумя комплектами приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Таким образом, методы взаимной высокоточной навигации с использованием угломерных приемников глобальных навигационных спутниковых систем обладают высокой точностью без использования внешней информации о дифференциальных поправках. Это позволит осуществлять эксплуатацию беспилотных или специальных транспортных систем в труднодоступных и северных районах в условиях отсутствия связи и прочих неблагоприятных факторах.
Бесплатно
Методы контроля чистой среды при производстве космического аппарата
Статья научная
Работа посвящена вопросам промышленной чистоты в современном производстве. Приведены история и классификация чистых помещений. Рассмотрены стандартизация и методы контроля чистой среды.
Бесплатно
Методы оптимизации передачи информации в системах спутниковой связи
Статья научная
Рассматриваются методы оптимизации передачи информации в сетях спутниковой связи. Первый метод заключается в определении оптимальной длины передаваемого пакета данных. Принятый пакет на приемной стороне проверяется на наличие ошибок в нем, например, по контрольной сумме, содержащейся в служебной части передаваемого пакета. При обнаружении хотя бы одной ошибки идет команда передатчику на повторную передачу пакета данных. Автоматическое исправление ошибок путем кодирования в данной статье не рассматривается. С одной стороны, чем больше длина передаваемого пакета, тем больше вероятность ошибочной передачи хотя бы одного бита информации. С другой стороны, передача пакетов малой длины не эффективна ввиду того, что достаточно большую часть пакета составляет служебная информация. Оптимальная длина пакета зависит от вероятности ошибки на бит, технической скорости передачи и времени обработки сигналов в приемной аппаратуре. Второй метод основывается на реальном неравенстве трафиков передачи информации Земля - низкоорбитальный космический аппарат (НКА) и НКА - Земля. В этом случае одна из радиолиний up или down, для работы которых используются различные несущие частоты, часть времени простаивает, особенно когда передаётся речевой трафик в телефонном режиме. Резерв повышения производительности состоит в уменьшении времени занятия канала за счет использования освободившегося направления для передачи оставшейся части большего сообщения во втором канале.
Бесплатно
Статья научная
Основным элементом содержания радиоэлектронной борьбы является нарушение радиообмена между радиоэлектронными средствами передачи информации путем постановки помех и фальшцелей. Вплоть до начала Второй мировой войны оно осуществлялось в отдельных средствах с помощью маскирующих помех. Для борьбы с первыми радиоэлектронными средствами извлечения информации (радиолокационными станциями) были разработаны эффективные приемы постановки пассивных помех, имитирующие реальные объекты и способствующие навязыванию противнику ложной информации. С развитием и совершенствованием средств радиоэлектронной борьбы открылись перспективы воздействия на радиоэлектронные средства дезинформирующими активными помехами, и даже если удается отфильтровать истинную информацию от ложной, наличие последней иногда значительно осложняет оценку обстановки в ходе боевых действий. Кроме того, воздействие на современную радиоэлектронную систему, имеющую в своем составе ЭВМ, может осуществляться внедрением по радиоканалу правдоподобных информационных сообщений, содержащих компьютерные вирусы, которые проникают по сети ЭВМ, вплоть до высших органов управления войсками и оружием...
Бесплатно
Статья
Предложено решение проблемы измерения коэффициента излучения (степени черноты) тонкопленочных высокоотражающих образцов при криогенных и комнатных температурах. Для обеспечения необходимой точности и чувствительности создан тонкопленочный элемент, содержащий платиновый датчик температуры и нагреватель, а также пленка с высоким коэффициентом излучения – модель «черного тела». На базе этих элементов, криостата замкнутого цикла TM AC-V12a фирмы Cryomech (США) и крейтовой системы LTR-EU-8-1 сбора информации с модулями АЦП и ЦАП фирмы L-CARD (Россия) создана установка для измерения теплопередачи между пленочными покрытиями, осуществляемой за счет излучения. Раскрыты способы обработки результатов измерений, осуществляемой при оценке сопротивления платиновых датчиков температуры, которые позволяют производить измерение температуры со среднеквадратическим отклонением 0,001 К. Описаны базовые элементы установки. Описаны проводимые на установке измерения, необходимые для вычисления коэффициента излучения. Приведена методика расчета коэффициента излучения с использованием результатов измерений, проводимых с помощью микрокалориметра.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен способ минимизации величины крутящего момента, которую необходимо генерировать для работы шарнирных узлов многоразового раскрытия-складывания. В качестве объектов исследования рассматривались шарнирные узлы механических устройств солнечных батарей многоразового раскрытия-складывания, применяемые в составе платформ космических аппаратов. В результате проведенного расчетного анализа движущих сил и моментов, действующих в шарнирных узлах в процессе их раскрытия и складывания, выявлено, что минимизация избыточной величины крутящего момента без изменения конструктивно-компоновочной схемы шарнирного узла возможна путем изменения формы зависимости усилия пружинного привода от угла поворота шарнирного узла. Рассмотрена возможность применения пружин постоянного усилия в составе пружинного привода шарнирного узла, доработаны существующие алгоритмы проектирования и разработана программа расчета геометрических и механических характеристик пружин данного типа. Получены экспериментальные данные измерений усилий пружин различной конфигурации, показывающие зависимость величины усилия от величины деформации пружины и подтверждающие работоспособность предложенного алгоритма расчета. Разработан и изготовлен прототип шарнирного узла с пружинным приводом постоянного усилия, используя который экспериментально была подтверждена возможность минимизации избыточной величины крутящего момента без необходимости изменения конструктивно-компоновочной схемы шарнирного узла с сохранением его технических характеристик.
Бесплатно
Статья научная
Продемонстрирована возможность многоступенчатого формирования композитных прозрачных покрытий с повышенной проводимостью на основе системы углеродные нанотрубки (УНТ)-проводящий полимер (ПЭДОТ:ПСС) при помощи spray-метода. Полученные покрытия характеризуются сочетанием низкого поверхностного сопротивления (89 Ом/кв.) и высокой оптической прозрачности (~81 %). Главным преимуществом полученных покрытий является механическая стабильность к изгибным деформациям.
Бесплатно
Статья
В настоящее время использование малых беспилотных летательных аппаратов весом до 10 кг в разведывательных и диверсионных целях приобретает все большую актуальность. Причем использование средств радиолокации для их обнаружения становиться все менее эффективным. Это обусловлено малыми размерами беспилотных летательных аппаратов, материалами, из которых они изготавливаются, и малыми высотами полета данных средств. Поэтому наиболее эффективными средствами нейтрализации малых беспилотных летательных аппаратов являются средства радиоэлектронного подавления. Использование в беспилотниках спутниковых систем навигации с размещением антенн навигационных приемников в верхней полусфере летательных аппаратов создает определенные трудности для постановки помех наземными средствами радиоэлектронного подавления. В статье предложен вариант мобильного комплекса радиоэлектронного подавления системы спутниковой навигации беспилотных летательных аппаратов с использованием пассивного радиоотражателя с аэродинамическим устройством стабилизации. Представлена структура комплекса, рассчитана мощность помеховых сигналов, определены диапазоны рабочих частот передающего устройства, предложены типы используемых передающих антенн.
Бесплатно
Моделирование деградационных процессов керамических изделий в эксплуатационных условиях
Статья научная
Предложен эффективный метод прогнозирования и экспериментального подтверждения долговечности керамических изделий с использованием результатов математического планирования эксперимента, полученных на этапе отработки технологии изготовления керамических изделий.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен процесс проектирования системы управления однобарабанным котельным агрегатом ТГМ-96Б с применением SCADA-системы Proficy iFIX. Описаны основные компоненты и принципы работы, представлена структура модели системы управления котельным агрегатом, приведены результаты моделирования. Подробно рассмотрен процесс разработки модели с использованием аппарата нечеткой логики и интеграция с iFIX средствами пакета прикладных программ MATLAB.
Бесплатно
Моделирование контактного взаимодействия элементов пьезоэлектрического двигателя
Статья
В статье представлены результаты разработки шагового пьезоэлектрического двигателя нового типа. Оригинальность конструкции шагового пьезоэлектрического двигателя состоит в конструкционном рычажном элементе – «захвате», который позволяет организовать как прямой, так и обратный ход штока при работе одного пьезоэлемента. Для выбора эффективного режима работы шагового пьезоэлектрического двигателя разработана математическая модель. Данная математическая модель описывает функционирование пьезоэлектрического двигателя с учетом особенностей контактного и электроупругого деформирования. С использованием пакета прикладных программ ANSYS разработана конечно-элементная модель пьезоэлектрического двигателя типа «Захват». Данная конечно-элементная модель позволяет оценить напряженно-деформированное состояние элементов конструкции пьезоэлектрического двигателя при их контактном взаимодействии и определить эффективный пошаговый режим работы пьезоэлектрического двигателя. С использованием разработанной конечно-элементной модели исследовано влияние параметров режима работы пьезоэлектрического двигателя на величину перемещения штока. По результатам проведенных экспериментальных исследований определено, что предложенная численная модель позволяет смоделировать динамический процесс пошагового режима работы пьезоэлектрического двигателя с погрешностью не более 6 %. Данная конечно-элементная модель учитывает характер внешней нагрузки на пьезоэлектрический двигатель и может использоваться для проектирования шаговых пьезоэлектрических двигателей различной сферы применения.
Бесплатно
Моделирование коррекции формы тонкостенного композитного рефлектора космического аппарата
Статья
В работе рассматривается регулируемый тонкостенный композитный рефлектор в составе малого космического аппарата. Рефлектор состоял из 6 одинаковых секторов, каждый из которых имел по 4 регулировочных узла в виде линейных актуаторов. Цель работы заключалась в оценке возможностей численного моделирования для обеспечения геометрической стабильности рефлектора путем коррекции его формы с помощью регулировочных узлов. Для этого были представлены две эскизные модели, соответствующие стадиям жизненного цикла конструкции. Модель формования применялась для проведения расчетов остаточных деформаций при изготовлении рефлектора в автоклаве. Модель орбитального полета рассчитывала температурные деформации рефлектора во времени от воздействия переменного потока солнечного излучения. Для каждой из моделей были проведены серии оптимизационных расчетов методом Нелдера-Мида. Расчеты позволили определить положения регулировочных узлов рефлектора, обеспечивающих минимальное значение среднеквадратичного отклонения отражающей поверхности от параболоида. Результаты расчетов показали, что найденные оптимальные регулировки позволяют существенно компенсировать деформации рефлектора и повысить его геометрическую стабильность как единовременно после формования, так и в зависимости от времени при орбитальном полете. Таким образом, представленная методология многовариантного численного анализа может быть перспективной для создания системы коррекции формы рефлектора на его основных жизненных стадиях.
Бесплатно
Статья
Работа посвящена некомпланарному межпланетному перелету Земля–Венера космического аппарата, оснащенного неидеально отражающим солнечным парусом, величина и направление ускорения от которого рассчитываются с учетом зеркального и диффузного отражений, поглощения и пропускания фотонов поверхностью солнечного паруса. Целью гелиоцентрического движения является попадание космического аппарата с солнечным парусом в сферу Хилла Венеры – области пространства, в которой могут двигаться тела, оставаясь спутником планеты. Особенностью работы является исследование движения космического аппарата с неидеально отражающим солнечным парусом с учетом движения относительно центра масс. Для этого задача разбивается на три этапа. На первом этапе формируется номинальная программа управления движением центра масс космического аппарата. На втором этапе определяются достаточные угловые скорости для обеспечения полученной программы номинального управления и рассчитываются параметры органов управления космического аппарата – тонкопленочных элементов управления, расположенных по периметру солнечного паруса. Принцип работы органов управления довольно прост. При изменении напряжения, подающегося на тонкопленочный элемент управления, он становится прозрачным или непрозрачным, возникает разница нормальных составляющих сил светового давления, обеспечивающая создание управляющего момента для изменения ориентации космического аппарата в пространстве. На третьем этапе проводится моделирование совместного движения центра масс и относительно центра масс космического аппарата для демонстрации реализуемости полученной программы управления. В результате проводится сравнение некомпланарных межпланетных перелетов Земля–Венера с учетом и без учета тонкопленочных элементов управления.
Бесплатно
Статья научная
Проведено моделирование работы электрической схемы системы электропитания космического аппарата (КА) при воздействии электростатического разряда (ЭСР) в неэкранированную шину «плюс» кабеля солнечной батареи (БС) и в корпус КА через магнитосферную плазму. На основании данной модели определены уровни воздействий по току и напряжению на точки электрической схемы, представляющие наибольший интерес (входные и выходные соединители энергопреобразующего комплекса (КЭП), узлы КЭП, развязывающие диоды БС). Сформулированы рекомендации и предложения по дальнейшему аналитическому и экспериментальному исследованию для уточнения моделей ЭСР и СЭП КА.
Бесплатно
Моделирование точностных характеристик системы ГЛОНАСС с учетом значений фактора точности
Статья научная
Проведен анализ значений фактора точности, передаваемого в составе навигационного сообщения системы ГЛОНАСС. Предложен алгоритм использования значений фактора точности при решении навигационной задачи. Промоделированы точностные характеристики системы ГЛОНАСС при использовании приведенного алгоритма.
Бесплатно
Статья
Работа продолжает серию публикаций, посвященных большой теме формирования сквозной проектно-конструкторской и производственно-экспериментальной среды в аэрокосмических ВУЗах. На этот раз рассматривается одна из наименее представленных в настоящее время в учебных заведениях составляющих этой среды – направление модельно-ориентированной разработки ракетно-космических производств. Приведено обоснование актуальности и необходимости изучения предмета в современных условиях, причем не только для специалистов, обучающихся по программам подготовки специализаций производственно-технологического профиля, но и также проектно-конструкторского профиля. Особое внимание уделено параллельной разработке изделий в контексте систем их производства и разработке производств в контексте изготавливаемых изделий. Выделены группы моделей, используемых в рамках модельно-ориентированной совместной разработки изделий и их производств, а также типы моделируемых процессов производства. Изложены теоретические и методические основы разработанного подхода к освоению учебных дисциплин направления, основанные на опыте разработки моделей машиностроительных производств ракетно-космических предприятий. Приведены структура и содержание дисциплин. Проанализирован опыт внедрения в учебный процесс, в том числе на примере выполненных студентами практических заданий. Представленные результаты могут быть адаптированы и использованы в других отраслях машиностроения с дискретным типом производства.
Бесплатно
