Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 488
Статья научная
В статье представлены возможные варианты решения задач, характерных для лунной программы, с помощью устройств с элементами технологии высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Предварительно рассмотрены как общее состояние работ по ВТСП-технологиям, так и виды ВТСП-изделий и их основные характеристики. По зарубежным информационным материалам описаны возможные варианты использования ВТСП-узлов для решения задач на лунной поверхности. Показано, что условия на лунной поверхности являются более привлекательными для функционирования ВТСП-устройств, чем на поверхности Земли. Объединение ВТСП и лунных технологий связано со стремлением уменьшить массу и габариты и увеличить ресурс оборудования для работы на Луне. Основное внимание в статье уделено устройствам с объемными ВТСП и, прежде всего, учитывая возможное широкое применение на лунной поверхности, - магнитным ВТСП-опорам, в т. ч. для кинетического накопителя энергии, телескопа. Приводится перечень устройств с ВТСП-узлами, которые могут быть эффективно использованы для оптимального решения многих актуальных задач, и описаны их особенности.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются задачи наземной отработки пусковых режимов космических ядерных установок второго поколения с термоэмиссионными преобразователями. Проанализированы возможности применения опыта создания отечественных ядерных энергетических установок «Енисей» и «Топаз» для решения данных задач. Показано, что существующий опыт расчётных и экспериментальных исследований пусковых режимов может являться надёжной основой для создания программы экспериментальной отработки. Отмечена особая роль разработки математических и компьютерных моделей, которые при нынешнем уровне развития вычислительной техники могут описывать более широкий круг процессов и явлений, чем ранее, а также реализовываться в имитаторах установок, что позволяет сократить сроки наземной отработки и повысить обоснованность и достоверность результатов.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты создания нелинейной математической модели динамики рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя космического ракетного блока, выполненного с автономной однокаскадной аналоговой электрогидравлической рулевой машиной с электро-гидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами. В основу разработки нелинейной математической модели динамики рулевого тракта были положены: методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей; итерационные методы расчёта параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах; модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений; результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины; численный метод решения систем нелинейных дифференциальных уравнений Рунге-Кутты четвёртого порядка. Приводятся результаты апробации разработанной нелинейной математической модели динамики рулевого тракта системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя путём расчёта переходных характеристик при нескольких ступенчатых управляющих воздействиях.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы навигации, наведения и управления траекторией, реализованные в процессе модернизации системы управления российских кораблей серий «Союз» и «Прогресс». Система управления базируется на корректируемой бесплатформенной инерциальной навигационной системе, использующей близкую к реальной модель движения космических аппаратов. Модернизация алгоритмов управления обусловлена новыми возможностями навигации, связанными с установкой аппаратуры спутниковой навигации на кораблях и Международной космической станции, позволяющими начать автоматическое сближение со стартовой позиции. Приводится описание алгоритма наведения для расчета на борту корабля всех маневров плана встречи, учитывающего требование безопасного сближения и ограничение на скорость корабля относительно орбитальной станции на момент встречи. Рассматриваются возможности по реализации операции встречи по так называемым схемам «быстрой» стыковки. Представлена оценка зависимости границ оптимального диапазона фаз от продолжительности операции встречи для «быстрых» схем. Описывается стратегия расширения оптимального диапазона фаз для применяемой в настоящее время четырехвитковой схемы сближения с навигационным обеспечением от радио- контроля орбиты. Приводятся результаты реализации встречи корабля «Союз ТМА-15М» с МКС и моделирования сближения с использованием аппаратуры спутниковой навигации.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрена задача обеспечения теплового контакта между элементами конструкции на примере тепловых труб узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции. Описана технология «холодного» газодинамического напыления теплопроводного порошкового материала между трубой и корпусом. На пяти экспериментальных образцах рассмотрены различные схемы расположения теплопроводных швов. Описан порядок экспериментального исследования образцов. Приведены результаты экспериментального исследования. Проведен анализ стойкости порошкового слоя при использовании различных схем. Проведено сравнение значения интегральной характеристики теплопередачи для порошкового слоя с аналогичной величиной, полученной для одного из теплопроводных клеев - клея-герметика марки «Эласил». Показана возможность использования «холодного» газодинамического напыления теплопроводного порошкового материала для обеспечения теплового контакта между элементами конструкции.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность безопасного пуска термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерно-энергетической установки на орбите в присутствии источника нейтронов, формируемого естественным космическим излучением. Учитывается, что вдоль трассы полета космического аппарата с ядерно-энергетической установкой на борту по орбите потоки протонов космического излучения имеют большую неравномерность. Показана принципиальная возможность физического пуска реактора на круговых орбитах высотой 1 200 и 1 500 км.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты инициативных проектных проработок авторов по возможности создания для ракеты космического назначения сверхтяжёлого класса одноступенчатого кислородно-углеводородного разгоннотормозного блока (РТБ) с двумя жидкостными ракетными двигателями 11Д58М разработки РКК «Энергия», предназначенного для выведения пилотируемых кораблей на орбиту вокруг Луны, а также для выведения сверхтяжёлых аппаратов на геостационарную орбиту (в т. ч. по высокоапогейной схеме перелёта орбитального блока с использованием гравитационного поля Луны). Показано, что рассматриваемый одноступенчатый РТБ будет иметь ряд важных преимуществ как по сравнению с кислородно-водородным одноступенчатым РТБ, так и перед аналогичной по функциям двухступенчатой разгоннотормозной системой орбитального блока в виде тандемной связки кислородно -водородных разгонного и корректирующе-тормозного блоков. Для обеспечения запусков маршевой жидкостной ракетной двигательной установки РТБ предложен новый способ инерционного разделения фаз компонентов топлива в баках в условиях невесомости с помощью предпускового программного сепарирующего разворота орбитального блока относительно его поперечной оси инерции.
Бесплатно
Статья научная
На основе анализа современного состояния разработок в российских организациях электроракетных двигателей мощностью 4,5...6 кВт показано, что в ближайшие годы могут быть созданы летные образцы двухрежимного стационарного плазменного двигателя СПД-140Д и многофункциональная электроракетная двигательная установка мощностью 10.30 кВт на его основе. Приведены результаты испытаний опытных образцов СПД-140Д и технологического образца источника питания разряда при работе двигателя на двух режимах. Показано состояние разработки основных элементов системы хранения и подачи ксенона.
Бесплатно
О выборе предельных режимов разброса параметров в динамических схемах ракет-носителей
Статья научная
Представлены предложения по выбору предельных режимов разброса параметров в динамических схемах ракет-носителей для систем управления движением. Учитываются погрешности в задании инерционно-массовых характеристик, силы тяги двигателей, аэродинамических характеристик, гидродинамических параметров жидкости в топливных баках, а также упругих характеристик корпуса ракеты-носителя и подвески управляющих маршевых двигателей. Два предельных режима разброса параметров определяются путём указания направления изменения каждого из параметров, используемых в динамической схеме.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены определения и понятия сложной технической системы. Выделены ключевые особенности функционирования регенерационных систем жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов, характеризующие их в качестве сложной технической системы. Разработаны критерии сложности, а также предложена система классификации регенерационных систем жизнеобеспечения по уровням сложности. Проведён анализ сложности регенерационных систем жизнеобеспечения на примере средств обеспечения газового состава как составной части этих систем. Отмечено, что при наличии одинаковых функций обеспечивающие их составные части могут относиться к различным уровням сложности, а, следовательно, значительно отличаться по срокам разработки и стоимости. Предложенная система классификации составных частей регенерационных систем жизнеобеспечения позволит однозначно определять уровень сложности вновь разрабатываемых агрегатов и систем на начальном этапе проектирования, а также проводить предварительную оценку сроков и стоимости их разработки, изготовления.
Бесплатно
О новом подходе к организации деятельности экипажа российской орбитальной станции
Статья научная
Одной из стратегических целей российской пилотируемой космонавтики является повышение эффективности пребывания человека на низкой околоземной орбите и расширение круга специалистов, участвующих в космической деятельности. Российская орбитальная станция создаётся как станция нового поколения и должна обеспечить национальные интересы Российской Федерации в области пилотируемой космической деятельности, развития отечественной науки и экономики путём перехода к использованию низкой околоземной орбиты, создания технологического задела для межпланетных полётов и обеспечения нового качества жизни и работы человека в космосе. В статье рассматривается 60-летний опыт проведения научно-прикладных исследований во время работы экспедиций на орбитальных станциях и в автономных полётах космических кораблей, обсуждаются различные варианты организации исследовательской работы в полёте и оценивается необходимость привлечения специалистов в различных областях деятельности к выполнению целевых программ на борту станции. Для реализации такого подхода необходимы разработка целевой программы экспедиции, создание научной аппаратуры для космонавта-специалиста и рациональная организация работы экипажа, включая отбор и подготовку к полёту специалиста без отрыва его от основной деятельности.
Бесплатно
О присоединённых массах панелей при колебаниях в несжимаемой среде
Статья научная
Рассматриваются малые колебания панели в несжимаемой среде. Несжимаемой средой можно считать воздух при модальных испытаниях панелей солнечных батарей космических аппаратов в раскрытом состоянии в наземных лабораторных условиях. Панель представляется двусторонней граничной поверхностью. Определяются условия применимости потенциального движения среды. Вычисление присоединённой массы сводится к решению краевой задачи Неймана. Для решения краевой задачи применяется метод граничных элементов в варианте ку сочно-постоянной аппроксимации, представляющий решение гиперсингулярно го граничного интегрального уравнения. Численные решения получены для трёх основных плоских форм колебаний прямоугольных панелей. Уточнение полученных численных значений проводится нелинейным преобразованием Шенкса. Исследуется зависимость присоединённой массы от удлинения панели и величины просвета между её фрагментами. Для любой плоской формы колебаний фрагмента панели присоединённая масса определяется применением принципа линейной суперпозиции. Приведена оценка влияния расстояния от панели до стенки на величину присоединённой массы.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается управление ориентацией космического аппарата (КА), предназначенного для съемки заданных районов земной поверхности с высоким пространственным разрешением (1,0 м при съемке в надир), функционирующего на круговой орбите с высотой 720 км и наклонением 51,6°. За один сеанс наблюдений (длительностью 20 мин) система управления движением и навигации (СУДН) должна обеспечить съемку до 12 отдельных объектов, или выполнить шесть стереосъемок. СУДН включает: три звездных датчика, датчик угловой скорости, аппаратуру спутниковой навигации, систему инерционных исполнительных органов из восьми маховиков, электромагнитные исполнительные органы для сброса накопленного кинетического момента маховиков. Во время разворотов КА перед съемкой угловая скорость превышает диапазон измерений датчика угловой скорости. Точностные характеристики датчика угловой скорости непосредственно после вхождения в диапазон измерений разработчиками прибора не гарантируются. Поэтому для определения угловой скорости КА во время разворота и при проведении съемки используются звездные датчики. Проведено исследование возможности выполнения требований по точности стабилизации КА и количеству проводимых в сеансе наблюдений без использования измерений с датчиков угловой скорости. Выбраны параметры наблюдателя и регулятора динамического контура управления ориентацией КА. Приведены результаты моделирования динамических режимов КА.
Бесплатно
Статья научная
Проведен проектно-баллистический анализ влияния параметров вспомогательных разгонных блоков и формируемых ими эллиптических орбит базирования для многоразового межорбитального буксира на основе ядерной энергоустановки и электроракетной двигательной установки мегаваттного класса на эффективность его применения в задаче доставки полезных грузов на геостационарную орбиту. Показано, что в сравнении с вариантом круговой радиационно безопасной орбиты высотой Нкр = 800 км применение эллиптических орбит базирования в сочетании с использованием вспомогательных разгонных блоков на базе кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей позволяет улучшить энергомассовые показатели эффективности многоразового буксира, а также увеличить экономию затрат от его применения по сравнению с наиболее эффективными средствами межорбитальной транспортировки традиционного типа - одноразовыми кислородно-водородными разгонными блоками.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время испытания автоматических космических аппаратов проводятся в автоматизированном режиме с помощью соответствующего программного обеспечения на автоматизированном испытательном комплексе. На этапе выполнения опытно-конструкторских работ возникает задача оценки отработанности конструкторской документации. Такую оценку можно проводить с помощью автоматически генерируемых протоколов испытаний, которые необходимо проанализировать. Их количество слишком велико, чтобы выполнять эту работу вручную. Для решения этой проблемы было разработано вспомогательное программное обеспечение, которое может провести такую оценку по данным протоколов и испытательных программ. При использовании такого подхода для одного из опытных космических аппаратов разработки конструкторского бюро «Арсенал» удалось получить результаты, коррелирующиеся с представлениями о качественной оценке отработки. Таким образом, предложенный метод доказал свою эффективность при косвенной оценке результатов испытаний космических аппаратов. Предложенный подход позволил решить поставленную задачу по оценке результатов с представлением статистических величин, которые ранее были достоверно неизвестны.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению вопросов подтверждения адекватности имитационной модели функционирования вновь разрабатываемой системы переработки диоксида углерода (СПДУ). Приведено обоснование критерия адекватности имитационной модели. Для проверки адекватности имитационной модели выполнено сравнение результатов вычислительных экспериментов с данными, полученными при испытаниях конструкторско-технологического макета СПДУ. Критерии проверки гипотез об однородности выборок разных серий измерений представляют собой задачи статистического анализа. Для оценки результатов вычислительных экспериментов проведено сравнение средних значений выборок и рассеяний (дисперсий) с результатами, полученными при испытаниях конструкторско-технологического макета СПДУ. Представлен сравнительный анализ экспериментально полученных значений основного показателя назначения системы - «выход по воде» с результатами вычислительных экспериментов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованиям по обеспечению безопасности полёта многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия - Буран» при выведении на орбиту, содержит краткие материалы о научно-исследовательских, проектных, конструкторских и экспериментальных работах, выполненных специалистами РКК «Энергия» (ранее НПО «Энергия»), НПО «Молния» и многих других предприятий-участников по этому направлению работ. В статье рассмотрены основные проектные решения по комплексу в целом, по орбитальному кораблю, по средствам аварийного спасения, представлены результаты моделирования движения корабля в случае аварии ракеты-носителя, а также актуальность этих решений для перспективных проектов.
Бесплатно
Статья научная
На борту Международной космической станции (МКС) в сменном оборудовании и экспериментальной аппаратуре широко используются химические автономные источники электропитания (АИП). В случае отказа на борту МКС или транспортного корабля АИП представляют определенную опасность для экипажа как химические элементы. Поэтому принимаются специальные меры и используются средства/устройства, предотвращающие разгерметизацию АИП и попадание электролита в атмосферу герметичных отсеков МКС, на членов экипажа и аппаратуру. В статье указаны типы АИП, используемые на Российском сегменте МКС, и требования, предъявляемые к новым типам АИП. Изложены методики квалификационных, верификационных и предполетных испытаний АИП. Представлены результаты типовых квалификационных испытаний АИП.
Бесплатно
Обеспечение отказоустойчивости пилотируемых транспортных кораблей "Союз МС"
Статья научная
Статья посвящена обеспечению безотказности пилотируемого транспортного корабля «Союз МС» и безопасности его экипажа, а также анализу обоснованности требований к отказоустойчивости, предъявленных к кораблю в рамках его участия в работах по Международной космической станции (МКС). Представлены анализ методов и результаты работ по обеспечению устойчивости к отказам кораблей «Союз» на этапах создания и последующей модернизации. Изложена концепция требований к отказоустойчивости, принятая при проектировании и разработке корабля «Союз МС», описаны модификации, проведённые на корабле для обеспечения выполнения этих требований. Рассмотрены задачи наземной экспериментальной отработки и заводских контрольно-проверочных испытаний по предотвращению отказов в полёте кораблей. Предложен подход к статистическому анализу замечаний и отказов, выявленных в процессе полёта корабля, позволяющий дать независимую оценку эффективности испытаний по предотвращению отказов в полёте. Представлены результаты статистического анализа замечаний и отказов, зарегистрированных при полётах кораблей «Союз» к МКС (всего 55 кораблей), на основе которых сделан вывод об обоснованности и достаточности предъявленных требований к отказоустойчивости.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен малогабаритный гироскопический измеритель вектора угловой скорости (МБИС) разработки и изготовления НИИ ПМ имени академика В.И. Кузнецова на базе динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой. В статье даны общие технические характеристики гироскопического прибора (габаритно-массовые параметры, точность измерения, количество измерительных осей, ресурс работы, энергопотребление и т. д.). В работе представлены преимущества и недостатки выбранного гироскопа (динамически настраиваемого) в качестве чувствительного элемента. Преимуществами данного выбора являются средняя точность измерения прибора при небольших габаритно-массовых характеристиках и длительный ресурс работы. Недостаток - необходимость применения специальных систем в составе гироскопических приборов (типа МБИС), предназначенных для защиты чувствительных элементов от внешних механических воздействий, возникающих при выведении ракетой-носителем космического аппарата. В статье изложены основные принципы обеспечения стойкости к таким воздействиям...
Бесплатно
