Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 505
Статья научная
Существующий в настоящее время научно-технический задел и высокие темпы развития ракетно-космической техники позволят уже в ближайшее время перейти к серийному производству малоразмерных космических аппаратов, решающих широкий круг задач, что предъявляет новые требования к оперативности и качеству планирования применения средств наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) и координации их задействования при управлении постоянно расширяющейся орбитальной группировкой (ОГ) космических аппаратов (КА) Госкорпорации «Роскосмос». На основе анализа специфики миссий КА и развития численности ОГ разнородных КА на ближайшие годы были определены основные направления развития Центра ситуационного анализа, координации и планирования (ЦСАКП) в части использования передовых технологий планирования применения технических средств (ТС) НАКУ и совершенствования его методического и программного обеспечения для достижения требуемой эффективности функционирования ЦСАКП. Возможность применения на практике рассмотренных в настоящей статье технологий и подходов была доказана на разработанном специальном программном обеспечении, которое планируется к внедрению в модернизированном ЦСАКП. Реализация этих предложений позволит обеспечить опережающее развитие ЦСАКП и повысить оперативность и качество принимаемых решений при организации применения ТС НАКУ для надёжного и качественного управления перспективной ОГ КА Госкорпорации «Роскосмос», а также выполнение обязательств по программам международного сотрудничества и деятельности частного бизнеса.
Бесплатно
Статья научная
Задача обеспечения безопасной эксплуатации орбитальной станции в условиях возрастающего загрязнения околоземного космоса так называемым космическим мусором стала особенно актуальной при разработке Международной космической станции (МКС). На начальном этапе строительства МКС выявилось различие в подходах основных партнеров проекта (NASA и РКК «Энергия») к обеспечению безопасности, связанной с воздействием космического мусора. В результате плодотворного взаимодействия руководителей проекта и специалистов были сформулированы общие требования безопасности по защите от метеороидов и космического мусора и найдены основные технические решения, обеспечивающие выполнение этих требований. В настоящей статье дан обзор основных проблемных вопросов, возникших при проектировании экранной защиты модулей Российского сегмента МКС, а также методов и результатов их решения. Описаны рассмотренные варианты усиления экранной защиты служебного модуля на орбите и поэтапная реализация выбранного варианта. Приведены конструктивные схемы экранных защитных конструкций других модулей и транспортных кораблей Российского сегмента МКС, а также результаты расчетов основных показателей безопасности при воздействии метеороидов и космического мусора, достигнутые в результате реализации разработанных средств экранной защиты.
Бесплатно
Основные принципы построения автоматизированной системы планирования полета Российского сегмента МКС
Статья научная
Планирование полета является одним из ключевых компонентов процесса управления полетами орбитальных комплексов, в частности, Международной космической станции (МКС). Эффективность выполнения программы полета, а также степень достижения целей и реализации задач во многом зависит от качества создаваемых планов. В связи с дооснащением Российского сегмента МКС новыми модулями, а также увеличением количества членов экипажей экспедиций до шести человек, появилась необходимость анализа готовности средств автоматизации к предстоящим изменениям. Во время работы по теме была проведена экспертная оценка существующей автоматизированной системы. Кроме того, были проанализированы процессы планирования полетных операций на борту Российского сегмента МКС на исполнительном уровне. В результате выявлена необходимость разработки принципиально новых автоматизированных средств обеспечения планирования операций на борту космических комплексов с учетом текущих объемов обрабатываемой информации в процессе планирования, а также - современных средств и подходов к реализации задач автоматизации процессов. Новая система обеспечивает непрерывный цикл планирования на исполнительном уровне. Она построена, с одной стороны, по принципу модульности, с другой - на основе единой структуры данных, что позволяет наращивать мощности системы и при этом вести обмен информацией со смежными подразделениями и международными партнерами по эксплуатации МКС.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена основным результатам пятилетней эксплуатации тандема малых космических аппаратов серии «АИСТ». Два аппарата этой серии - летный и опытный (технологический) образцы - были запущены на орбиту в 2013 г. В статье приводятся характеристики малых космических аппаратов, назначение, бортовой состав, текущее состояние группировки на второй квартал 2018 г., результаты научных исследований, полученные в ходе проведения экспериментов на каждом из двух малых космических аппаратов. Дана оценка работоспособности малой унифицированной платформы космических аппаратов «АИСТ», в т. ч. системы обеспечения теплового режима и системы электропитания. Результаты анализа массивов телеметрической информации, накопленной в ходе эксплуатации малых космических аппаратов серии «АИСТ», могут быть использованы при проектировании новых космических аппаратов научнообразовательного и опытно-технологического назначений на базе унифицированных маломассогабаритных космических платформ.
Бесплатно
Статья научная
Представлено описание унифицированной платформы малого космического аппарата «АИСТ-2», предназначенной для размещения различных видов научной аппаратуры, аппаратуры дистанционного зондирования Земли, бортовых обеспечивающих систем. Приводится описание конструкции унифицированной платформы, основных бортовых систем, наземных средств управления, получения и обработки информации. Представлены результаты проектных проработок, создания и эксплуатации малых космических аппаратов, построенных на базе унифицированной платформы «АИСТ-2». Подробно описаны конструкция, бортовой состав, технические характеристики и результаты функционирования первого в линейке малого космического аппарата - «АИСТ-2Д», запуск которого состоялся 28.04.2016 г. в рамках первой пусковой кампании с космодрома «Восточный» ракетой-носителем «Союз-2.1 а» с блоком выведения «Волга». Описаны результаты проектных исследований по созданию перспективных малых космических аппаратов на базе платформы «АИСТ-2», способных функционировать в составе космической системы мониторинга.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена анализу технических и организационных решений по ракетнокосмическому комплексу «Восток» в обеспечение безопасности полёта экипажа на участке выведения с учётом необходимости выполнения работ в предельно сжатые сроки. Рассмотрены результаты лётных испытаний ракет семейства Р-7 и состояние работ по созданию средств аварийного спасения экипажа к моменту первого пилотируемого полёта корабля «Восток». Выполнен анализ аварийных ситуаций, мероприятий по обеспечению безопасности предстартовой подготовки и полёта на участке выведения. Проведено сравнение отечественного проекта «Восток» и проекта «Меркурий» США.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектных исследований, проведенных РКК «Энергия» по вопросу выбора маршевых двигателей для перспективной ракеты-носителя сверхтяжелого класса, предназначенной для осуществления пилотируемых полетов с космодрома «Восточный». В качестве основного критерия выбора маршевых двигателей принята концепция обеспечения требуемого уровня надежности ракеты сверхтяжелого класса, начиная с первого пуска, за счет применения двигателей, создаваемых на базе отработанных кислороднокеросиновых жидкостных ракетных двигателей многоразового применения - НК-170, и опережающего начала летных испытаний ракетных блоков первой ступени в составе ракеты среднего класса. Рассмотрена эффективность резервирования двигательных установок ракетных блоков с точки зрения надежности и безопасности эксплуатации ракеты-носителя в целом с учетом реальных характеристик средств аварийной защиты.
Бесплатно
Статья научная
В статье, используя расчетные и экспериментальные данные, анализируются особенности обтекания отделяемого головного блока (ОГБ) с работающими двигательными установками системы аварийного спасения пилотируемого транспортного корабля. Показано значительное влияние струй работающих двигательных установок на аэродинамические характеристики. Выявлены характерные режимы обтекания. Продемонстрирована возможность использования существующих программных комплексов для компьютерного моделирования обтекания ОГБ, в том числе с работающими двигательными установками, и прогнозирования аэродинамических характеристик на различных режимах полета. В статье приведены данные по сравнению результатов расчетных и экспериментальных исследований аэродинамических характеристик ОГБ с неработающими двигательными установками, демонстрирующие обоснованность выбора программных комплексов AeroShape-3D и ANSYS CFX для решения рассматриваемой задачи. Представлены диаграммы распределения коэффициента давления на поверхности корпуса и распределения плотности и скоростей течения около ОГБ с работающими и неработающими двигательными установками на различных режимах течения. Показано сравнение струйных составляющих аэродинамических коэффициентов ОГБ, полученных расчетом, с экспериментальными данными в полетном диапазоне изменения чисел Маха от 0,6 до 6,0.
Бесплатно
Особенности аэродинамики тонкостенных конструкций
Статья научная
В данной работе представлены результаты численных исследований обтекания модели типовой створки головного обтекателя цилиндро-конической формы в диапазоне пространственных углов атаки 0...360° при различных скоростях набегающего потока с использованием апробированных программных комплексов AeroShape-3D и FlowVision. Получены структуры течений вблизи поверхности тела, вычислены аэродинамические характеристики створок, проведено сравнение расчетных значений с данными экспериментальных исследований, проведенных ЦНИИмаш. Установлен сложный характер обтекания тонкостенных конфигураций с многочисленными зонами отрыва потока и скачками уплотнения в поле течения. Результаты, полученные в различных пакетах программ, отличаются незначительно и с приемлемой точностью совпадают с имеющимися экспериментальными данными. Таким образом, подтверждена возможность успешного использования математического моделирования для прогнозирования аэродинамических характеристик тонкостенных элементов конструкции для определения зон их падения. Задача надежного определения и уменьшения размеров зон отчуждения для отделяемых элементов конструкции ракет-носителей является актуальной в связи с интенсивным освоением территорий, используемых в качестве районов падения. Успешное решение этой задачи в значительной мере зависит от возможности исследования аэродинамических характеристик отделяемых элементов конструкции при пространственном обтекании в полетном диапазоне скоростей.
Бесплатно
Статья научная
Возвращаемый аппарат разрабатываемого в РКК «Энергия» пилотируемого транспортного корабля нового поколения в штатной ситуации совершает посадку на грунт с использованием парашютно-реактивной системы. В состав системы входит посадочная двигательная установка, предназначенная для снижения скорости движения аппарата на парашютах перед касанием поверхности посадки. Для определения требований к режиму работы двигательной установки необходимо знание величины вклада газодинамических воздействий струй двигателей на поверхность посадки и на сам возвращаемый аппарат. В данной публикации представлены результаты расчёта процесса посадки возвращаемого аппарата с работающей посадочной двигательной установкой на грунт. Приведены данные по распределению давления по грунту в районе посадки и по поверхности аппарата. Получаемые данные необходимы для уточнения конфигурации и режима работы двигательной установки.
Бесплатно
Статья научная
Бимодальные установки как специфический класс космических ядерных энергоустановок реализуют в рамках единой конструкции идею бесперебойной генерации электроэнергии и периодического создания тяги. Первичным критерием целесообразности конструкционной схемы является подтверждение технической возможности достижения за заданное время целевого значения температуры рабочего тела на выходе из реактора при переходе к тяговому режиму. Описываются результаты расчётных исследований динамики трёх типов бимодальных энергоустановок, проработка которых велась в РФ в 1990-2010 гг. на базе известных энергоустановок «Ромашка», «Енисей» и «Топаз». Приводятся особенности моделирования тепло физических процессов. Даны рекомендации, позволяющие реализовать требования по динамике перехода к тяговому режиму.
Бесплатно
Статья научная
К настоящему времени на основе международного стандарта систем стыковки IDSS национальными космическими агентствами и частными компаниями разработано несколько вариантов систем стыковки. Стыковочные механизмы этих систем основаны на различных принципах конструирования и управления. Проект нового стыковочного механизма с более простой кинематикой и конструкцией, чем в предшествующем стыковочном агрегате АПАС, разработан также в Ракетно-космической корпорации «Энергия». В этом механизме используется накопление кинетической энергии сближения космического аппарата вместо традиционного демпфирования. Это позволяет выдвигать стыковочное кольцо вперед для улучшения сцепки и обеспечивать торможение. В работе описываются основные особенности динамики стыковки космических аппаратов при использовании этого механизма.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены основные проблемы и результаты создания схемы внешних связей для обмена информацией с ракетой космического назначения программы «Морской старт», а также основные характеристики и особенности автоматизированной системы управления полетом на сборочно-командном судне комплекса «Морской старт».
Бесплатно
Статья научная
Расширение масштабов космической деятельности в околоземном пространстве и дальнем космосе требует повышения уровня энергодвигательного обеспечения. Для выполнения транспортных операций рассматривается создание и применение космических аппаратов с мощными ядерными энергоустановками и электроракетными двигателями. Одной из задач, которую необходимо решить на пути создания таких энергодвигательных установок, является проведение наземной экспериментальной отработки. В статье рассматривается подход к организации проведения наземной экспериментальной отработки мощных ядерных энергодвигательных установок на примере результатов международного проекта DEMOCRITOS. В рамках работ по данному проекту были определены несколько концепций демонстраторов, которые предназначены для отработки необходимых технологий. Одной из таких концепций является наземный демонстратор, который включает в себя контур преобразования тепловой энергии в электрическую, радиатор, систему преобразования электрической энергии и электроракетные двигатели. Приведен состав и проектный облик стендовой базы для проведения наземной безъядерной экспериментальной отработки составляющих ядерной энергодвигательной установки.
Бесплатно
Особенности оценки радиационной стойкости космической микро- и наноэлектроники
Статья научная
Обсуждается альтернатива традиционному дозовому подходу к оценке радиационной стойкости электронной аппаратуры космических аппаратов, основанная на использовании в качестве параметров-критериев спектров плотностей энерговыделений. Дается физическое обоснование возможности радиационных испытаний электроники с помощью компактных изотопных источников. Новый подход представляет собой не только метод испытания электроники на радиационную стойкость, он позволяет выстроить цельную систему мониторинга радиационной опасности, исследования стойкости электронных компонентов и оптимизации компоновки создаваемой электронной аппаратуры, опирающуюся на лабораторный и натурный эксперименты и детальное статистическое моделирование. Использование такой системы позволит существенно улучшить прогноз радиационной опасности за счет использования более адекватных физических моделей радиационных эффектов и данных оперативного радиационного мониторинга in situ и при этом даст возможность разработчикам и пользователям аппаратуры участвовать в испытаниях или даже проводить их самостоятельно. Переход на предлагаемую систему позволит существенно расширить перечень электронной компонентной базы, разрешен -ной для применения в космической технике.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены сведения по проектной завязке, наземной отработке и летной эксплуатации двигательной установки разгонного блока ДМ-SL для носителя «ЗЕНИТ-3SL» комплекса «Морской старт». Рассмотрены возможности улучшения ее энергетических и эксплуатационных характеристик.
Бесплатно
Статья научная
Для новых изделий ракетно-космической техники в последнее время необходимо изготовление герметичных электронных приборов значительных габаритов и нестандартной геометрической формы (с углами радиусной формы). Технология герметизации таких корпусов посредством импульсной лазерной сварки имеет ряд сложностей и особенностей. В данной статье рассмотрены требования, предъявляемые к приборам в ракетно-космической технике, проблемы, возникающие в ходе решения технологических задач герметизации корпусов электронных приборов, варианты решения данной технологической задачи. Рассмотрены варианты возможного использования конструкционных материалов для корпусов электронных приборов в космической промышленности, в том числе слоистых композиционных материалов. Рассмотрены особенности существующей и предлагаемой технологии герметизации приборов, приведены преимущества и недостатки возможных вариантов реализации технологий лазерной герметизации. Обоснован выбор наиболее технологичного способа герметизации приборов нестандартной геометрии - при помощи реализации механизма орбитального вращения лазерного луча.
Бесплатно
Статья научная
Анализируются особенности съемки земной поверхности, проводимой экипажами Российского сегмента МКС по программе «Ураган». Описываются проблемы и преимущества изучения Земли с борта пилотируемой орбитальной станции. Главное преимущество - возможность оперативного, интеллектуального реагирования на внезапно возникающие процессы и явления на поверхности Земли. Эта возможность обеспечивается нахождением на борту станции подготовленных космонавтов, наличием современного цифрового фотографического, видео- и фотоспектрального оборудования и использованием специального математического обеспечения. Приводятся данные о разработанном программном обеспечении для планирования наблюдений с учетом географических и метеорологических условий и обработки полученных снимков. Приведены основные направления использования полученных космических изображений для практических целей. Даются примеры полученных уникальных снимков извержений вулканов, половодья, наводнений, «цветения» воды, лесных пожаров, пыльных бурь, динамики движения ледников и айсбергов, а также системы концентрических волн на морской поверхности рядом с островом Дарвин в Тихом океане и необычных кольцевых структур на льду озера Байкал. По полученным с МКС снимкам дается анализ причин возникновения катастрофического наводнения в г. Крымск в 2012 г.
Бесплатно
Статья научная
Появление радиационно-стойкой микроконтроллерной техники открыло новые возможности в управлении двигателя-маховика и, следовательно, в целом космическим аппаратом. Отсутствие импортонезависимого двигателя-маховика, обладающего передовыми возможностями по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, сделало необходимой разработку нового поколения двигателей-маховиков с цифровым микроконтроллерным управлением в АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Такой двигатель-маховик разрабатывается как быстродействующий исполнительный орган системы ориентации и стабилизации высокодинамичного космического аппарата (максимальный управляющий момент нового двигателя-маховика - 1 Нм). В статье изложены следующие особенности создания цифрового микрокон-троллерного управления нового двигателя-маховика: организация обратной связи по скорости вращения ротора; описание основных режимов управления; рассмотрение вариантов выхода на требуемую скорость вращения ротора и автоматическая самодиагностика.
Бесплатно
От энергетики орбитального корабля «Буран» к энергетике космических кораблей и станций
Статья научная
Подведены итоги разработки электрохимических генераторов «Волна» и «Фотон» для Лунной программы Советского Союза и космического корабля «Буран». Проведено сравнение с зарубежными разработками. Экспериментально подтверждена возможность хранения изготовленных электрохимических генераторов без какого-либо обслуживания и изменения электрохимических характеристик в течение 15 и более лет. Представлены направления дальнейших разработок, и показана возможность использования результатов разработки в других областях: никель-водородные аккумуляторы, глубоководные аппараты, автомобили. В перспективе подобные генераторы могут быть использованы в системах хранения электроэнергии на лунной базе и в источниках бесперебойного (аварийного) питания на Земле.
Бесплатно
