Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 505
Отработка вибропрочности автоматического космического аппарата дистанционного зондирования Земли
Статья научная
На примере разработанного РКК «Энергия» автоматического космического аппарата дистанционного зондирования Земли показан полный цикл решения инженерных задач обеспечения вибропрочности конструкции изделия. Освещены все стадии расчетных и экспериментальных работ, роль при их выполнении динамической конечно-элементной модели. Приведены фактически полученные результаты, описаны ошибки в расчетах и конструировании, явившиеся причиной разрушений при испытаниях, описаны ремонтные варианты доработок конструкции в зонах разрушений.
Бесплатно
Отработка вибропрочности узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции
Статья научная
В статье изложены последовательность, содержание и результаты решенных задач обеспечения вибропрочности конструкции модуля Российского сегмента Международной космической станции. Модуль создан РКК «Энергия» и получил название «узловой». Освещены особенности как расчетных, так и экспериментальных работ, обусловленных спецификой конструкции. Дано описание разработанной динамической конечно-элементной модели и ее роли на разных стадиях создания изделия. Показаны ошибки конструирования, повлекшие за собой разрушения при испытаниях, и принятые меры по их исправлению. Приведены результаты верификации модели по результатам испытаний.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты научно-исследовательской работы «Отработка конструктивных и технологических решений для изготовления опытных образцов деталей двигателя 11Д58МФ». Целями научно-исследовательской работы являлись исследование порошкового материала медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В; исследование механических свойств стандартных образцов, полученных методом селективного лазерного плавления (СЛП) порошка БрХЦрТ В; изготовление двух полноразмерных образцов внутренней оболочки камеры сгорания многофункционального двигателя 11Д58МФ. Разработана технология промышленного производства отечественного порошка медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В. Определены химический состав и физико-технологические свойства порошка медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В (гранулометрический состав, текучесть, форма и морфология поверхности частиц, насыпная плотность); выявлена возможность выращивания полноразмерных образцов внутренней оболочки камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя 11Д58МФ по аддитивной технологии методом СЛП из отечественного порошка сплава БрХЦрТ В; исследованы плотность этих образцов и их микроструктура; произведена термическая обработка и исследована микроструктура образцов после термической обработки. Определены механические свойства при комнатной и повышенных температурах образцов, выращенных в горизонтальном и вертикальном направлениях; разработаны технологические режимы выращивания опытных образцов внутренней оболочки камеры сгорания двигателя 11Д58МФ методом СЛП; изготовлены два полноразмерных образца внутренней оболочки камеры сгорания двигателя 11Д58МФ.
Бесплатно
Статья научная
Описаны эксперименты по выбору режимов неуправляемого вращательного движения транспортного грузового корабля (ТГК) «Прогресс» для проведения исследований в области микрогравитации. Приведены результаты определения неуправляемого вращательного движения ТГК «Прогресс М-20М» в режиме гравитационной ориентации вращающегося спутника, обеспечивающем весьма малый уровень остаточных микроускорений. Исследования проводились для трех вариантов вращательного движения спутника в данном режиме одноосной гравитационной ориентации: с угловой скоростью вокруг продольной оси ТГК w = 0,1 °/c, с угловой скоростью вокруг продольной оси ТГК w = 0,15 °/c и с угловой скоростью вокруг продольной оси ТГК w = 0,2 °/c. В результате обработки телеметрических значений угловой скорости и тока солнечных батарей оценивались начальные условия движения и параметры используемой математической модели. Показано, что выполненные варианты режима гравитационной ориентации обеспечивают устойчивое угловое движение ТГК, достаточный приход электроэнергии и остаточные микроускорения, приемлемые для выполнения исследований в области микрогравитации. Отработка режимов гравитационной ориентации была выполнена в порядке подготовки к проведению на кораблях «Прогресс» экспериментов с датчиком конвекции «Дакон».
Бесплатно
Статья научная
Описывается реализация космического эксперимента «Альбедо», в рамках которого осуществлена отработка методов учёта излучения системы «атмосфера - подстилающая поверхность» при моделировании работы системы электропитания Российского сегмента Международной космической станции. В результате реализации эксперимента отработана методика определения и использования характеристик уходящего от Земли излучения в модели системы электропитания космической станции, в т. ч. разработаны методики и специальное программное обеспечение определения характеристик эффективности солнечных батарей и моделирования прихода электроэнергии от солнечных батарей с учетом альбедо Земли, а также даны соответствующие рекомендации по режимам управления системой электропитания орбитальных космических аппаратов. В результате апробации расчётных схем оценки эффективности солнечных батарей и моделирования прихода электроэнергии с учётом альбедо Земли получены обоснованные значения предложенного контрольного параметра оценки эффективности солнечных батарей служебного модуля Российского сегмента Международной космической станции.
Бесплатно
Статья научная
Дан обзор метода сварки трением с перемешиванием, его достоинства и недостатки. Представлены результаты отработки технологии сварки трением с перемешиванием на ЗАО «ЗЭМ» РКК «Энергия» применительно к изделиям из алюминиевых сплавов большой толщины. Описан инструмент собственного производства для сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов различных толщин. Приведены режимы сварки методом трения с перемешиванием алюминиевых сплавов АМг6 и 1570С и результаты механических испытаний сварных соединений. Определена возможность изготовления методом сварки трением с перемешиванием конструкций, приближенных к изделиям ракетно-космической техники, с использованием технологической оснастки, разработанной и изготовленной специалистами ЗАО «ЗЭМ».
Бесплатно
Оценка безопасности систем освещения приполярных городов с орбиты
Статья научная
К перечню основных задач, связанных с угрозой прогнозируемого изменения глобального климата в XXI веке, относится замена углеводородной энергетики на возобновляемые источники энергии. Использование космической техники для солнечной инсоляции земной поверхности может внести свой позитивный вклад в решение этой задачи, одновременно способствуя сохранению легкоранимой экологии Приполярья. В данной работе рассматривается безопасность систем освещения с орбиты Земли российских и зарубежных приполярных городов. На основе выбранного критерия безопасности для базовой системы освещения проведены расчет его фактического значения, сравнение с нормативами, и представлена связь параметров для безопасных осветительных систем, имеющих орбитальное построение и схему освещения земных районов, аналогичные построению и схеме рассмотренной базовой системы.
Бесплатно
Статья научная
Достоверность нагрузок, действующих на элементы конструкции солнечных батарей космических аппаратов в процессе эксплуатации на орбите, зависит от точности определения их динамических характеристик. Определяемые расчетным путем по разработанным конечно-элементным моделям динамические характеристики солнечных батарей (в силу неточного знания некоторых жесткостных параметров их конструкции) требуют экспериментального подтверждения, которое осуществляется путем проведения наземных модальных испытаний. Поскольку солнечные батареи при их большой площади поверхности являются конструкциями малой массы, на значения их резонансных частот и коэффициентов демпфирования оказывает влияние окружающая воздушная среда. В статье приводится методика расчета и делается количественная оценка влияния воздушной среды на резонансные частоты и коэффициенты демпфирования, определенные в процессе проведения наземных модальных испытаний одной из солнечных батарей, разработанной в РКК «Энергия».
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены результаты исследований возможности использования углеродного полотна в качестве излучающей поверхности холодильника-излучателя космического аппарата. Предложено конструктивно-технологическое решение, обеспечивающее соединение теплопередающих устройств с углеродным полотном с необходимой прочностью и минимальными тепловыми потерями. Приведены результаты экспериментальных исследований по распределению температуры на излучающей поверхности углеродного полотна с макетами теплопередающих устройств. Анализ полученных результатов показал возможность и перспективность применения углеродного теплопроводного полотна в конструкции холодильника-излучателя космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Предложена расчётная модель для оценки времени снижения температуры жидкого водорода, используемого в качестве компонента топлива, путём объёмного кипения как частного случая термостатирования баков ракет-носителей и разгонных блоков, содержащих криогенное топливо. Модель включает в себя три различных способа расчёта времени данного процесса - осреднённая оценка, равновесная оценка и оценка с учётом «вспухания» применительно к условиям наземного термостатирования. По результатам работы всеми способами, заложенными в модель, была произведена оценка времени снижения температуры топлива при наземной подготовке для бака горючего перспективного разгонного блока, содержащего в качестве компонента топлива жидкий водород, а также получены зависимости изменения основных внутрибаковых параметров во времени. Как частный случай рассматриваемой в работе модели получена оценка процесса с учётом «вспухания» компонента топлива, т. е. увеличения объёма компонента топлива за счёт объёмов пузырей, образованных при объёмном кипении компонента. Данный подход, помимо оценки собственно времени снижения температуры путём объёмного кипения, позволяет оценить изменение высоты компонента топлива в баке при наземном термостатировании, и, соответственно, оценить риски так называемого «каплеуноса», т. е. ухода компонента топлива через дренажную магистраль. По результатам работы разработано программное обеспечение для расчёта на языке Vlsual Baslc, которое позволяет на стадии проектирования изделий космической техники произвести быструю предварительную оценку времени снижения температуры компонента топлива путём объёмного кипения жидкого водорода в баке.
Бесплатно
Статья научная
Предложена расчётная математическая модель (и, соответственно, разработано программное обеспечение) для оценки расходной характеристики системы сброса рабочего тела наддува из сообщающихся аккумуляторов давления (шаробаллонов) на заключительном этапе полёта после отделения полезной нагрузки и перед затоплением разгонного блока. Предложенная расчётная модель учитывает перетекание рабочего тела наддува из одного шаробаллона в другой и выравнивание параметров в шаробаллонах в процессе сброса. В работе актуализированы подходы для расчёта критического истечения из магистралей, расчёта коэффициентов скорости и некоторых газодинамических функций, а также записи уравнения состояния для шаробаллонов. По результатам работы с помощью представленной модели были построены расходные характеристики системы сброса. Полученная модель может использоваться для предварительных инженерных оценок на различных этапах проектирования изделий ракетно-космической техники.
Бесплатно
Оценка угловой скорости отделения наноспутника формата Cube Sat от транспортно-пускового контейнера
Статья научная
Наноспутники (НС) формата CubeSat продолжают набирать всё большую популярность. Чаще всего их запуск осуществляется с помощью транспортнопусковых контейнеров (ТПК), которые работают как интерфейс между НС и ракетой-носителем. При этом в процессе выхода из ТПК НС приобретает угловую скорость относительно центра масс. Поскольку для выполнения ряда целевых задач важно обеспечивать определённую ориентацию НС в пространстве, возникает задача оценки угловой скорости отделения. В данной работе приводится математическая модель процесса отделения НС формата CubeSat от ТПК типа P-POD. Также проводится статистическое моделирование с учётом погрешности определения параметров наноспутника и его случайного расположения внутри ТПК. В качестве примера рассматривается НС SamSat-ION, созданный в Самарском университете. Полученная в данной работе математическая модель может быть полезна разработчикам наноспутников для оценки угловой скорости отделения НС.
Бесплатно
Парирование переносов запусков в четырёхпусковой схеме высадки на поверхность Луны
Статья научная
В настоящее время пилотируемая космонавтика стремится к возобновлению лунных миссий. В России разрабатывается национальная лунная программа, включающая в себя полёт на полярную окололунную орбиту и высадку человека на лунную поверхность. Для доставки человека на поверхность Луны рассматриваются различные сценарии полёта, в числе которых двухпусковая схема с использованием ракет-носителей сверхтяжёлого класса «Енисей», а также четырёхпусковая схема на базе ракет-носителей тяжёлого класса «Ангара-А5В». В статье авторами подробно рассмотрена четырёхпусковая схема отлёта к Луне, включающая в себя доставку на полярную окололунную орбиту лунного взлётно-посадочного корабля и пилотируемого транспортного корабля с экипажем на борту, а также посадку на поверхность Луны. Проведён анализ основных баллистических ограничений рассматриваемой схемы, и предложен подход, обеспечивающий реализацию миссии в случае переноса запусков элементов транспортной системы.
Бесплатно
Первичные химические источники тока в электроснабжении возвращаемых космических аппаратов
Статья научная
Приведены основные особенности функционирования системы электроснабжения возвращаемых космических аппаратов, в т. ч. пилотируемых. Выделены режимы возвращаемых аппаратов, которые определяют требования к параметрам системы электроснабжения. Проведен анализ первичных химических источников тока в сравнении с некоторыми вторичными с учетом их применения в системе электроснабжения пилотируемого возвращаемого космического аппарата. При выборе накопителей электрической энергии рассмотрен октагональный перечень основных характеристик с наглядным геометрическим представлением интегральной характеристики. Приняты условия назначения весовых коэффициентов и интегрально-го показателя выбора накопителя. Показана обоснованность выбора накопителя электрической энергии на основе LiSOCl2. С учетом требований высокой готовности и безопасности к системе предлагается к рассмотрению перспективная гибридная система электроснабжения с применением блоков суперконденсаторов.
Бесплатно
Первый опыт очистки внешней поверхности остекления иллюминатора космического пилотируемого аппарата
Статья научная
Представлена технологическая операция по очистке внешней поверхности остекления иллюминатора служебного модуля, входящего в состав Российского сегмента Международной космической станции. Работа подготовлена специалистами ПАО РКК «Энергия» имени С.П. Королёва и впервые в практике эксплуатации космических пилотируемых аппаратов выполнена в процессе внекорабельной деятельности 10 августа 2015 г. космонавтами Геннадием Падалка и Михаилом Корниенко. В статье отмечено значение чистоты остекления иллюминаторов для их целевого использования, приведены примеры их фактического состояния, изложены предположения об источниках и причинах загрязнений, обоснована актуальность задачи и показан подход к ее решению, включая демонстрацию возможности механического снятия мелкодисперсного слоя пыли в рамках космического эксперимента «Тест». Показано устройство приспособления для очистки, дано описание манипуляций и действий космонавтов при работе в открытом космосе. В качестве дополнительного результата этих работ получены предварительные данные о составе продуктов очистки, которые были возвращены на Землю и подвергнуты физико-химическому анализу. Исследования будут продолжены в интересах рационализации технологии очистки и профилактики запыления.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются перелеты со встречей космических аппаратов в классе компланарных непересекающихся околокруговых орбит корабля и орбитальной станции. Продолжительность перелета предполагается ограниченной одним витком. Рассмотрены возможности реализации встречи с использованием оптимального двухимпульсного межорбитального перелета. Для определения единственного свободного параметра перелета - момента его начала, обеспечивающего встречу в заданный момент времени или с заданной скоростью в конце перелета, - получены соответствующие уравнения. Для реализации в алгоритмах наведения предложены оптимальные трехимпульсные программы коррекций для достижения встречи в заданный момент времени с заданной относительной скоростью в момент контакта космических аппаратов. Определен диапазон разностей фаз на начало маневрирования, в котором характеристическая скорость встречи совпадает с минимальной характеристической скоростью межорбитального перелета. Приведены результаты моделирования схем «быстрой» встречи с использованием предложенных программ.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются перелеты со встречей космических аппаратов в классе компланарных непересекающихся орбит корабля и орбитальной станции. Продолжительность встречи предполагается ограниченной двумя витками, поскольку для больших продолжительностей известен алгоритм оптимального решения, где фазирование обеспечивается с помощью оптимального межорбитального перелета между некомпланарными орбитами. Предлагаемые программы содержат на конечном участке перелета трехимпульсную программу встречи продолжительностью один виток, определенную по методу распределения импульсов оптимального межорбитального перелета. Фазирование для достижения необходимой разности фаз на начало трехимпульсной программы встречи обеспечивается маневрированием на предшествующем участке полета и достигается разделением импульсов оптимального межорбитального перелета, не приводящим к увеличению расхода топлива. Определена структура оптимальной программы встречи в функции ее продолжительности, получены расчетные формулы. Определен диапазон разностей фаз на начало маневрирования, в котором характеристическая скорость встречи совпадает с минимальной характеристической скоростью межорбитального перелета. Приведены результаты моделирования схем «быстрой» встречи с использованием предложенных программ.
Бесплатно
Статья научная
В области создания и использования космических аппаратов (КА) сформировалось направление по созданию орбитальных группировок, базирующихся на КА малого веса и размеров. Новый класс «умных группировок» связывается с автономизацией КА за счёт автоматизации как процессов принятия решений на борту, так и процессов согласованного взаимодействия между КА в решении поставленной целевой задачи, что позволяет создавать самоорганизующуюся группировку - «рой» КА. Такой подход представляется перспективным для построения группировок маломассогабаритных КА, что позволяет дополнить список существующих способов управления средствами дистанционного зондирования Земли, сделав акцент на повышении целевых характеристик группировки, в частности на оперативности, адаптивности и эффективности решения целевой задачи наблюдения района интересов.
Бесплатно
Перспективная навигационно-связная система для окололунного пространства
Статья научная
Представлены состав и структура перспективной навигационно-связной системы для окололунного пространства. Данная система обеспечивает непрерывную навигацию на всей поверхности Луны и в окололунном пространстве, а также одновременный обмен информацией между лунной инфраструктурой и наземным комплексом управления. Система включает в себя спутники-ретрансляторы в точках либрации системы Земля-Луна, взаимодействие между которыми осуществляется с использованием лазерной связи. Связь спутников-ретрансляторов с Землёй и Луной осуществляется по радиолиниям. Координаты объектов на лунной поверхности определяются с помощью локальной навигационной системы разностно-дальномерного типа.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению вопросов введения в комплекс систем жизнеобеспечения экипажа пилотируемого космического модуля оборудования для санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов. Предложена перспективная технология для разработки такой системы, рассмотрены варианты схем ее реализации в пилотируемом космическом модуле, определены преимущества и недостатки каждой из предложенных схем. Предлагаемая технология санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов на борту пилотируемого космического модуля позволит существенно уменьшить массу и объем доставляемых грузов. Кроме того, наличие в составе комплекса систем жизнеобеспечения такого оборудования увеличит степень замкнутости этого комплекса.
Бесплатно
