Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
Статья научная
Статья посвящена проведению расчётов надёжности пилотируемых космических аппаратов с использованием статистических закономерностей проявления отказов их приборов, блоков и узлов в полёте. Сформулированы критерии зачётности отказов приборов для расчётов надёжности, предложен метод анализа и классификации отказов, позволяющий учитывать различные виды отказов при проведении оценок надёжности. Рассмотрена гипотеза об отсутствии статистически значимых различий вероятностей отдельных зачётных отказов и показана возможность её принятия с использованием дисперсионного анализа. Разработан метод оценки надёжности изделий с использованием функциональной зависимости надёжности от количества проявляющихся в полёте отказов, позволяющий существенно упростить проведение расчётов надёжности сложных изделий, устанавливать допустимое с точки зрения требований к надёжности изделия количество отказов элементов в полёте, исследовать различные схемы изделия по критерию надёжности. Предложен метод оценки нижней границы вероятности выполнения программы полёта пилотируемых космических аппаратов на основании анализа видов, последствий и критичности отказов, обоснована возможность оптимизации резервирования изделия на основе требований по отказоустойчивости.
Бесплатно
Программно-методический подход к моделированию динамики посадки лунного взлётно-посадочного корабля
Статья научная
В статье предлагается подход к реализации системы моделирования и анализа динамики посадки лунного взлетно-посадочного корабля на прикладном программном обеспечении Adams MSC Software и кодовой базе на языке программирования Python. Данный подход обусловлен потребностью автоматизации создания модели, ускорения процесса разработки и минимизации ошибок, так как совместное использование ряда технологий позволяет исключить ошибки, обусловленные человеческим фактором при выполнении рутинных операций. В процессе решения сложных инженерных задач, таких как посадка корабля на поверхность Луны, применяется принцип разбиения задачи на ряд более простых и мелких и, следовательно, используется ряд соответствующих технологий. Однако часто отсутствуют готовые решения под оригинальные задачи, поэтому возникает необходимость формализации процесса разбиения задачи разработки соответствующего инструмента для их решения.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектных проработок варианта перспективной системы средств выведения, проведенных РКК «Энергия» в инициативном порядке как альтернатива космическому ракетному комплексу «Русь-М», который разрабатывался для космодрома «Восточный» в 2009-2011 гг.
Бесплатно
Проектирование системы отображения информации скафандра для внекорабельной деятельности
Статья научная
В настоящей статье рассматриваются вопросы макропроектирования системы отображения информации (СОИ) космического скафандра, используемого для выполнения внекорабельной деятельности. Предложены внешние и внутренние критерии, математическая постановка задачи оптимизации СОИ. На основе анализа деятельности космонавта разработаны требования к СОИ, среди которых ряд новых, ранее не выдвигавшихся: наличие интерфейсов СОИ с бортовыми системами пилотируемого космического аппарата; поддержка навигации космонавта на внешней поверхности станции; отображение требуемых фрагментов бортовых инструкций; просмотр полученных с помощью фото- или видеокамеры изображений; отображение текущих физиологических параметров космонавта и выдача рекомендаций по оптимизации его функционального состояния. Предложена концепция построения двухуровневой СОИ. Первый уровень разрабатывается на базе высоконадежных элементов с необходимым уровнем резервирования. Аналогом СОИ первого уровня являются существующие средства отображения скафандра. СОИ второго уровня создается на базе коммерческих продуктов. Предлагается создавать СОИ второго уровня на базе коммерческого планшетного компьютера (возможно в сочетании с очками или проектором). Этот подход ускоряет процесс проектирования и соответствует имеющейся в настоящее время в российской и иностранной космической технике тенденции построения бортового оборудования на базе готовых коммерческих продуктов. Однако, он требует уделять больше внимания (по сравнению с традиционным подходом) разработке требований к СОИ, которые послужат основой для ее модернизации. Предложенный подход может применяться при проектировании СОИ других сложных систем.
Бесплатно
Статья научная
На примере проектирования научно-энергетического модуля Российского сегмента Международной космической станции приведены методика и формулы расчета систем электроснабжения орбитальных космических аппаратов. Изложено обоснование состава систем электроснабжения этого модуля, описан анализ вариантов на производительность, реализуемость и технико-экономическую эффективность. Принципиальной особенностью методики является совместный учет периодического затенения солнечных батарей конструктивными элементами станции, КПД аккумуляторных батарей и аппаратуры регулирования и контроля, а также требований обеспечения теплового режима. На основании расчета принято решение о выборе типа аккумуляторных батарей, обеспечивающего наименьшие суммарные затраты. Методика применима при проектировании орбитальных космических аппаратов с системой электроснабжения на основе солнечных батарей и представляет сведения, полезные при определении состава и технических параметров этой системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются принципы построения системы управления движением и навигации (СУДН) Международной космической станции (МКС), состоящей из двух систем: российской и американской. Приводятся задачи, решаемые каждой из СУДН, общая схема СУДН МКС, обмен данными и командами между СУДН российского сегмента и СУДН американского сегмента. На примерах управления ориентацией МКС с использованием реактивных двигателей и разгрузки накопленного кинетического момента американских силовых гироскопов рассмотрена модификация алгоритмов управления угловым движением в процессе полёта МКС.
Бесплатно
Проектная история создания Международной космической станции
Статья научная
Международная космическая станция (МКС) - беспрецедентный по своим масштабам и значимости проект. Долгосрочное функционирование МКС является важным примером эффективного международного сотрудничества в сфере освоения космического пространства. 25 лет назад, в ноябре 1998 г., на орбиту был выведен первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря». Это событие стало эпохальным для отечественной и мировой космонавтики. В статье показана история возникновения и развитие проекта МКС (которому в 2023 г. исполнилось 30 лет), включая изменения, происходившие по ходу развёртывания станции.
Бесплатно
Статья научная
Проведен проектно-баллистический анализ перелетов электроракетного буксира с солнечной энергоустановкой с низкой околоземной орбиты на геостационарную, низкую окололунную орбиты и в точки либрации с возвращением на опорную орбиту. Расчеты проводились для диапазона проектных параметров буксира, которые выбирались путем варьирования скорости истечения (удельного импульса) рабочего тела. Учитывалось, что тяговый КПД реальных двигателей изменяется в зависимости от рабочего режима и обычно увеличивается с увеличением скорости истечения. Солнечная энергоустановка рассматривалась в двух вариантах: на основе существующих фотоэлектрических преобразователей с КПД 28%; на основе перспективных фотоэлектрических преобразователей с КПД до 40%. Проведенный анализ показал принципиальную возможность эффективного использования для транспортных операций в системе Земля - Луна электроракетного буксира с солнечной энергетической установкой мощностью порядка 400 кВт.
Бесплатно
Статья научная
Представлен первый в ракетно-космической отрасли опыт организации цикла проектно-ориентированной подготовки команды иностранных специалистов по направлению создания автоматических космических аппаратов в ходе международного коммерческого контракта. Предложена методика обучения специалистов в виде стажировки на предприятии в процессе изготовления космической техники. Определены основные требования к организации стажировки, даны практические рекомендации по их выполнению. Рассмотрены основные этапы и результаты подготовки. Представлен вариант организации и проведения практической подготовки с оценкой результатов, достигнутых стажерами. Описана схема и предложен порядок участия стажеров в рассмотрении этапов контракта. Представлены преимущества как для Заказчика, так и для предприятия-разработчика новой техники от проведения практической подготовки стажеров в ходе проектирования, конструирования, экспериментальной отработки, сборки и испытаний автоматического космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Применительно к комбинированной схеме энергодвигательного блока марсианского экспедиционного корабля выполнены проектные проработки пяти вариантов термоэмиссионной ядерно-энергетической установки (ЯЭУ) модульной схемы по литий-ниобиевой технологии электрической мощностью 5-10 МВт. Первый вариант спроектирован с характеристиками, обоснованными в проекте ЯЭУ для межорбитального буксира «Геркулес», остальные - с более высокими удельными энергетическими характеристиками, в значительной степени имеющими экспериментальное подтверждение, в т. ч. при реакторных испытаниях. Приведены проектные параметры термоэмиссионных электрогенерирующих каналов, пакетов и термоэмиссионного реактора-преобразователя на быстрых нейтронах, пятислойной радиационной биологической защиты, литиевой системы охлаждения, а также характеристики ЯЭУ в целом. Подчеркнута необходимость создания новой, относительно ЯЭУ «Геркулес», системы управления и защиты реактора. Приведены компоновочные схемы ЯЭУ в транспортном (при выведении в грузовом транспортном контейнере ракеты-носителя типа «Энергия») и рабочем состояниях. Обсуждаются вопросы дальнейшего улучшения энергомассовых характеристик.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты решения задачи создания объединенной двигательной установки научно-энергетического модуля для обеспечения управления ориентацией Международной космической станции и перспективной Российской орбитальной станции при ограничении - отсутствии компрессора, обеспечивающего перекачку газа из наддувных полостей баков в баллоны объединенной двигательной установки. Рассмотрены два возможных варианта - осуществление дозаправки баков научно -энергетического модуля средствами транспортных грузовых кораблей и с помощью выносной двигательной установки - аналога использовавшейся на космической станции «Мир». Показана принципиальная возможность отказа от использования компрессора в пользу варианта заправки баков средствами транспортных кораблей, а также его преимущество по сравнению с вариантом использования выносной двигательной установки.
Бесплатно
Статья научная
Описанная в данной статье процедура проведения верификации подробных конечно -элементных моделей конструкций изделий ракетно-космической техники (космических аппаратов, ракет-носителей и т. п.) расширяет возможности их верификации по результатам модальных испытаний, так как включает в себя дополнительные этапы уточнения параметров моделей, в т. ч. и по результатам фактических измерений при эксплуатации конструкций. В процессе верификации уточняются жесткостные характеристики моделей элементов конструкций и динамические характеристики конструкций. Такая процедура проведения верификации позволяет получить качественно лучшие модели, учитывающие фактические условия эксплуатации конструкций. Верифицированные таким образом модели могут быть использованы для проведения анализа динамического нагружения конструкций с высокой степенью точности, а также для восстановления фактического динамического поведения при эксплуатации.
Бесплатно
Пятидесятилетие внекорабельной деятельности
Статья научная
Статья посвящена 50-летию первого выхода человека в открытое космическое пространство, который был осуществлен Алексеем Леоновым 18 марта 1965 г. из космического корабля «Восход-2». Рассматриваются сущностные научно-технические и гуманитарно-философские аспекты феномена внекорабельной деятельности. В кратком изложении представлены структура и функции, направления научной, конструкторской и экспериментальной поддержки внекорабельной деятельности, современное состояние защитного снаряжения - скафандра, средств фиксации в невесомости и адаптированных инструментов. Освещена роль и функции Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва в становлении и развитии средств и методов обеспечения производительного труда экипажа за бортом орбитальной станции. Акцентируется внимание на индивидуальной деятельности человека в открытом космосе как субъекта-исполнителя космической деятельности человечества. Предпринята попытка наметить вектор оптимизации внекорабельной деятельности, направленный к концу XXI столетия.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье описаны история и результаты работ АО УНПП «Молния» по созданию электрических систем зажигания кислородно-водородных и кислородно -керосиновых двигателей, описана целесообразность использования электрических систем зажигания для обеспечения многократного запуска двигателей. Рассмотрены системы зажигания двигателей РД0120 и РД0146 разработки АО КБХА, описаны основные сложности в процессе проектирования, решённые проблемы, обеспечивающие требования по надёжному воспламенению компонентов топлива в двигателе во всех условиях его работы. Описаны основные отличия систем зажигания, проведено сравнение их массогабаритных характеристик. Рассмотрена система зажигания КН-11 Б, применявшаяся в двигателях 17Д15, 17Д16, блоках газогенераторов объединённой двигательной установки космического комплекса «Буран» разработки РКК «Энергия». Описаны особенности конструктивного построения системы зажигания в двух раздельных корпусах, особенности работы системы зажигания в условиях полёта: работа в условиях вакуума, требования по обеспечению до 40 000 запусков, надёжная работа в условиях осаждения продуктов неполного сгорания топлива на рабочем торце свечи. Показана возможность обеспечения не менее 1 000 000 запусков двигателей. Описана система зажигания СЗЭ-7, разрабатываемая для двигателя малой тяги системы обеспечения запуска двигателя 11Д58МФ, являющейся развитием конструктивных решений, применявшихся в системе зажигания КН-11 Б, приведено сравнение их технических характеристик.
Бесплатно
Работы КБ химавтоматики по созданию кислородноводородных жидкостных ракетных двигателей
Статья научная
В настоящей статье приведены результаты работ по созданию кислородно-водородных двигателей, выполненных Конструкторским бюро химавтоматики. Представлены история и опыт создания маршевого жидкостного ракетного двигателя РД0120 тягой 200 тс, разработанного для многоразовой ракетно-космической системы «Энергия-Буран»; изложены основные итоги разработки безгазогенераторных двигателей семейства РД0146, предназначенных для верхних ступеней и разгонных блоков перспективных ракет-носителей.
Бесплатно
Статья научная
В статье излагаются технические аспекты разработки и эксплуатации уникальной системы дренирования негерметичных отсеков космической головной части ракеты космического назначения «3eHum-3SL», созданной в рамках международного проекта «Морской старт» (Sea Launch) с участием РКК «Энергия» (Россия), фирмы Boeing (США), фирмы Kværner (Норвегия) и ГКБ «Южное» (Украина). Система обеспечивает стравливание воздуха из газодинамически связанных негерметичных отсеков космической головной части в процессе полета с целью обеспечения минимальных перепадов давлений, действующих на внешние оболочки каркасных отсеков и перегородки между ними, и выполнения требований разработчиков космических аппаратов к параметрам среды в зоне их расположения. Рассматриваются основные характеристики, этапы отработки системы в процессе создания и особенности ее эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Применение аддитивных технологий в условиях космоса является одним из активно развивающихся направлений, решающих широкий круг задач по изготовлению различных конструкций и изделий в условиях микрогравитации. В частности, технологии 3D-печати необходимы для создания изделий с уникальными свойствами в условиях космических станций и длительных космических полётов, включая инструменты и вспомогательные элементы для жизнедеятельности человека. В настоящем исследовании показаны результаты тестирования 3D-принтера, предназначенного для печати изделий с использованием полимерных термопластичных материалов, адаптированного и изготовленного для космического эксперимента на Российском сегменте Международной космической станции (МКС). Проведён комплекс испытаний с целью определения надёжности и работоспособности 3D-принтера в специфических условиях эксплуатации, а также его соответствия требованиям, предъявляемым к устройствам, доставляемым на МКС. Особое внимание в работе уделено проведению вибропрочностных испытаний разрабатываемого устройства. С использованием специализированного электродинамического вибро-стенда был проведён анализ резонансных частот изделия до и после воздействия синусоидальной вибрацией, в результате чего установлена целостность и жёсткость испытуемой конструкции, а также приведены рекомендации по усилению жёсткости и увеличению демпфирования устройства в проблемных узлах. В качестве альтернативного метода контроля было проведено лазерное вибросканирование подвижных частей и корпуса 3D-принтера. Полученные данные сканирующей лазерной доплеровской виброметрии были сопоставлены с результатами виброиспытаний 3D-принтера на электродинамическом вибростенде. Показано преимущество бесконтактного метода измерения вибраций по сравнению с традиционным методом вибродиагностики благодаря высокой точности измерений, возможности тестирования труднодоступных участков устройств, а также отсутствия влияния присоединённой массы на измеряемые вибрационные характеристики.
Бесплатно
Статья научная
В статье содержатся результаты разработки и исследования работоспособности нового полигармонического метода автоинтегрирования для расчета частотных характеристик динамических объектов и систем управления.
Бесплатно
Статья научная
Представлены предварительные результаты исследования применения термо -эмиссионного безрасходного катода в качестве катода-компенсатора (КК) стационарного плазменного двигателя (СПД). Исследования обусловлены необходимостью создания КК для СПД при работе на иоде. Рассмотрены свойства различных эмиссионных материалов. В качестве безрасходного КК предложено использовать боридные и металлосплавные катоды. Представлена методика расчёта проволочного безрасходного КК, включающая выбор местоположения КК, его размеры и ток накала. Описана экспериментальная установка для испытаний стационар -ного плазменного двигателя с безрасходным КК. Приведены результаты огневой работы двигателя СПД-70 с безрасходным КК. В целом возможность стабильной работы СПД с безрасходным КК подтверждается. Отмечено, что прикатодное падение потенциала оказалось выше расчётного и составило 47В.
Бесплатно
Разработка и исследование системы хранения и подачи иода электроракетных двигательных установок
Статья научная
В предлагаемой статье рассмотрены две принципиальные схемы системы хранения и подачи (СХП) иода в электроракетный двигатель: для проведения наземных экспериментальных исследований электроракетной двигательной установки на иоде и для возможного применения в космосе. Обе схемы разработаны с учетом минимального энергопотребления. Также представлены результаты экспериментальных исследований обеих схем с максимальными расходами иода (15 мг/с для наземного варианта СХП иода, 4 мг/с - для космического). Управление наземным вариантом осуществлялось двумя способами: поддержанием постоянной температуры емкости с иодом; поддержанием постоянного давления на выходе из емкости с иодом. Управление вариантом СХП иода для космического применения осуществлялось только при поддержании постоянной температуры емкости с иодом. Приведено описание доработанной конструкции космического варианта СХП иода с увеличенным КПД за счет подвода тепла в зону испарения иода, а также с повышенной стабильностью расхода иода в электроракетном двигателе за счет введения ресивера, расположенного непосредственно за зоной испарения иода. Также в статье показана СХП иода американской компании Busek Co.
Бесплатно
