Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
Статья научная
В статье исследуется влияние ветра на аэродинамические характеристики отделяемого головного блока (ОГБ) при аварии ракеты-носителя. Рассматривается случай аварии ракеты-носителя на старте - один из наиболее сложных для осуществления манёвра увода аппарата от аварийной ракеты. Решается модельная задача соосного разделения для конфигурации ОГБ с верхним расположением двигательной установки системы аварийного спасения и варианта работы основного ракетного двигателя без включённого двигателя разделения. В статье приводятся данные по суммарным аэродинамическим характеристикам ОГБ и его лобового теплозащитного экрана, структуре и параметрам поля течения около блока и в зазоре между отделяемыми частями, дающие представление об особенностях аэродинамики ОГБ при увеличении значений скорости и изменении направления ветра, а также в условиях интерференции. Показано существенное влияние на аэродинамические характеристики одновременного воздействия ветра и струй работающей двигательной установки системы аварийного спасения. Расчёты выполнены с помощью программного комплекса Flow Vision в квази-статической постановке.
Бесплатно
Реакторный исследовательско-испытательный комплекс
Статья научная
В статье представлен обзор истории развития и текущего состояния реакторного исследовательско-испытательного комплекса АО «ГНЦ РФ-ФЭИ», предназначенного для сборки, исследований и полномасштабных ресурсных энергетических испытаний космических ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с термоэмиссионным реактором-преобразователем. Представлены ведущие специалисты, которые принимали участие в создании и работе данного комплекса. Обсуждаются наиболее важные технологические интерфейсы и работы по их модернизации, проводимые в последние годы. Авторы рассматривают использование безмасляной системы откачки в составе данного комплекса при обезгаживании и ресурсных испытаниях реактора-преобразователя. Предложены современные технические решения для разработки автоматизированной системы специзмерений, предназначенной для регистрации характеристик испытываемой ЯЭУ, в т. ч. вольт-амперных характеристик совместно с теплофизическими и ядерно-физическими параметрами наземного прототипа космической ЯЭУ.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен новый подход к разработке многокристальных систем на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), реализующих объемные алгоритмы управления космическими аппаратами. При этом подходе учитываются требования по стойкости к специальным факторам и специфика реализуемых алгоритмов. Описан принцип разделения единого алгоритма на функциональные узлы и принципы их взаимодействия. Предложена методика защиты межкристальных связей с помощью кодов, восстанавливающих ошибки, с учетом вероятности возникновения ошибок в кодере. Обобщены результаты тестирования математической модели метода радиационно-стойкого кодирования на базе сверточного кода, а также испытания имплементации разработанной схемы в кристаллы ПЛИС. Сделаны выводы о перспективах применения данного метода с учетом расширения номенклатуры доступных к применению ПЛИС российского производства.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен новый метод регенеративного охлаждения камеры жидкостных ракетных двигателей с использованием принципа межканального движения теплоносителя сквозь пористый металлический сетчатый материал, изготовленный методом диффузионно-вакуумной сварки металлических тканых сеток. Теоретически обоснована необходимость перехода от одномерного (продольно-канального) к двумерному (межканальному) межсеточному движению теплоносителя сквозь пористый сетчатый материал. Представлены экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению и теплообмену в пористых металлических сетчатых материалах. На основе экспериментальных данных получено обобщающее критериальное уравнение поверхностной теплоотдачи для трактов с межканальным двумерным межсеточным движением теплоносителя сквозь металлический сетчатый материал. Исследована эффективность теплообмена трактов с межканальным движением теплоносителя.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - выяснить особенности функционирования приборных шариковых подшипников качения, применяемых в служебной и научной аппаратуре космического аппарата в колебательном режиме в вакууме со смазкой ВНИИ НП-274н. Ресурс работы таких подшипников в основном определяется режимом смазывания, а также уровнем момента сопротивления вращению, показывающим внутренние энергетические потери. Для наблюдения за данными параметрами в процессе работы подшипников в колебательном режиме в вакууме был создан электромеханический исследовательский стенд. Полученные экспериментальные данные колебательного режима сравнивались с данными, полученными при непрерывном вращении тех же подшипников. По результатам испытаний определен режим смазывания, предложена эмпирическая формула зависимости момента сопротивления вращению от параметров колебательного движения, а также даны рекомендации по продлению ресурса. Статья может быть полезной для разработчиков приборов служебной и научной аппаратуры КА с колеблющимся валом, в качестве опор которого используются приборные шариковые подшипники качения с преимущественно осевой нагрузкой.
Бесплатно
Статья научная
Показана важность определения интенсивности растворения неконденсируемого газа в компонентах топлива, используемых в ракетных двигательных установках, в связи с влиянием газосодержания в топливе на работоспособность жидкостного ракетного двигателя. Обоснована необходимость экспериментальных исследований интенсивности растворения газообразного гелия в жидком водороде на крупно -масштабной экспериментальной установке при создании кислородно-водородной двигательной установки ракеты-носителя «Энергия». Представлены особенности проведения исследований с обоснованием модели процесса и обобщением экспериментальных данных. Получена зависимость для коэффициента массообмена в безразмерном виде для широких диапазонов изменений критериев подобия, характерных для высококипящих и криогенных жидкостей. Приведены сравнительный анализ и преимущества полученных результатов, а также краткие сведения об их практическом использовании. Результаты исследований растворимости гелия в жидких криогенных компонентах топлива - водороде и кислороде - могут использоваться при разработке ракетных блоков с криогенными компонентами топлива ракеты-носителя сверхтяжелого класса.
Бесплатно
Статья научная
Композиционные материалы - углепластики имеют высокие удельные характеристики прочности и жесткости в сравнении с традиционными конструкционными материалами. В настоящей статье приведены результаты экспериментальных исследований углепластиков на основе различных углеродных наполнителей и полимерных связующих: ПСБ250/А, ПСБ250/Б, ПСБ250/В, 22500/НИИКАМ-РС, КМКУ-4м.175, КМУ-4Э, КМКУ3.150.Э01 для оценки возможности их использования при изготовлении высоконагруженных конструкций космической техники. В результате проведенных исследований определены следующие характеристики: физико-механические, теплофизические, оптические, электрофизические, уровень газовыделения в вакууме, степень негерметичности образцов материалов по гелиево-воздушной смеси, параметры безопасного применения, включая токсикологическую и пожарную безопасность и микробиологическую стойкость. Эти характеристики необходимы для проектного расчета указанных выше конструкций.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены частные аналитические решения уравнений, описывающие изменение концентрации примеси диоксида углерода в атмосфере обитаемых объёмов герметичных отсеков или модулей (ГМ) космической станции. Полученные решения могут практически применяться при расчёте концентраций любых примесей или расхода атмосферы через систему очистки. Получено, что при выбросе в атмосферу ГМ малотоксичных примесей достаточно прокачать три объёма воздуха ГМ через систему очистки при работе системы без проскоковой концентрации (без остаточной концентрации примеси на выходе из системы очистки) для того, чтобы очистить его атмосферу на 95%. Для примесей высокой токсичности это значение должно быть существенно увеличено в зависимости от предельно допустимой концентрации вещества (4-7 объёмов и более - очистка до 99,9%). В работе рассмотрено также изменение концентрации примеси в газовой среде при перемешивании газовой среды между ГМ с помощью межмодульной вентиляции. В результате получены новые аналитические решения для практических расчётов, позволяющие определить концентрацию газовой примеси в каждый момент времени и время окончательного выравнивания концентрации примеси в атмосфере космической станции. Определено, что время полного перемешивания газовых примесей за счёт межмодульной вентиляции между двумя ГМ не зависит от начальных концентраций примесей (зависит только от объёмов ГМ и величины межмодульного расхода вентиляции).
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлены результаты повторного применения двигателей управления спуском спускаемого аппарата транспортного пилотируемого корабля «Союз». Приведено описание конструкции двигателей, их характеристики и схема расположения на спускаемом аппарате. На основе статистических данных выработки ресурса двигателей определено, что остаточный ресурс более чем в полтора раза превышает необходимое значение для повторного применения. Представлены результаты автономных испытаний каталитических пакетов и двигателей для подтверждения возможности повторного применения. Показано, что характеристики двигателей при повторном применении остаются в пределах, допускаемых конструкторской документацией. Представлено описание программы послеполётного обслуживания, по результатам прохождения которой на двигатели выдаётся заключение о годности к повторному применению. Приведена статистика повторного применения двигателей управления спуском. На 01.06.2020 г. повторное применение получили 40 двигателей. Все двигатели отработали без замечаний.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье исследуется влияние различных способов подготовки поверхности углепластиков на прочностные характеристики клеевых соединений, представлены требования к «жертвенным» слоям, рассмотрены различные материалы «жертвенных» слоёв, проведена сравнительная оценка усилия (лёгкости отслаивания) их удаления, наличия остатков углеродного наполнителя на «жертвенном» слое, а также наличия на углепластике остатков «жертвенного» слоя. Приведены результаты экспериментальной отработки способов подготовки поверхности углепластиков к склеиванию, проанализирован характер разрушения клеевого соединения, и определены характеристики прочности клеевых соединений с различными способами подготовки поверхностей склеиваемых образцов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье приведены результаты комплексных экспериментальных исследований высокотемпературных клеевых композиций и вспенивающейся пасты на бисмалеимидной основе, определены технологические (тиксотропность, коэффициент вспенивания, содержание летучих веществ, степень отверждения, растекаемость и текучесть) и механические (пределы прочности при сдвиге, равномерном отрыве и сжатии) характеристики. Исследовано влияние ускоренных климатических испытаний и радиационного облучения на механические характеристики, и определен уровень газовыделения в вакууме клеевых композиций и вспенивающейся пасты.
Бесплатно
Статья научная
Предложен релейный алгоритм управления группировкой космических аппаратов (КА), в состав которой входят «пассивный» (виртуальный) КА, движущийся по невозмущенной круговой орбите, и несколько «активных», маневрирующих относительно него, КА. Задача управления состоит в удержании каждого активного КА на своей финитной траектории относительно виртуального аппарата, задающего центр группировки, с минимально возможным расходом топлива. Для описания движения маневрирующих спутников относительно центра группировки используются модифицированные уравнения Хилла-Клохесси-Уилтшира, учитывающие сжатие Земли и аэродинамическое сопротивление. Основное внимание в работе уделено исследованию существования устойчивых предельных циклов и нахождению областей их притяжения, а также поиску значений параметров релейной системы управления, обеспечивающих минимальный расход топлива на поддержание надлежащего динамического поведения группировки.
Бесплатно
Статья научная
История развития прикладных наук знает немало примеров, когда методы и подходы, разработанные для одной из них, оказываются весьма эффективными для других, на первый взгляд, практически с ними не связанных. Это в полной мере может быть отнесено и к задачам обработки и интерпретации опытных данных по результатам испытаний каких-либо динамических систем, в частности, бортовых систем изделий ракетно-космической техники. В настоящей статье с этой точки зрения рассмотрены некоторые типовые обратные задачи, возникающие при оценке состояния таких систем. Показано, как в ряде часто встречающихся на практике случаев методические трудности решения обратных задач могут быть преодолены посредством использования методов, разработанных в другом известном направлении прикладной математики - теории оптимального управления.
Бесплатно
Робототехнические системы космического назначения
Статья научная
В статье рассмотрены актуальность, условия и ограничения развития и применения технологий робототехники в космической деятельности. Представлены перспективные разработки в области автоматических космических аппаратов для исследования Луны, а также перспективные робототехнические системы (РТС) для Международной космической станции и Российской служебной орбитальной станции. Проведён анализ задач, которые требуется выполнять РТС в космическом пространстве и на Луне. Рассмотрены технологии и конструктив РТС и задающего устройства копирующего типа проекта «Теледроид». Предложен вариант применения в сертификационном полёте лунного взлётно-посадочного корабля с антропоморфной РТС в качестве полезной нагрузки.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируется опыт использования РКК «Энергия» компьютерного моделирования для прогнозирования аэрогазодинамических характеристик в процессе проектирования изделий ракетно-космической техники. Показана тенденция изменения во времени соотношения характеристик, определяемых расчетным и экспериментальным путем, а также роль физического эксперимента в исследованиях аэродинамики изделий. Рассмотрены преимущества и недостатки двух взаимодополняющих друг друга методов исследования.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена интегрированная система сближения и причаливания космических аппаратов по измерениям аппаратуры спутниковой навигации, совмещённой с оптической подсистемой причаливания (ОПП), обеспечивающей формирование высокоточного вектора относительных координат на финальном участке причаливания. Рассмотрены вопросы проектирования ОПП, функционирующей в условиях солнечных засветок, проведена оценка точности измерений относительных координат в зависимости от текущей дальности и состава ОПП. Проведено моделирование процесса причаливания с одновременным управлением от аппаратуры спутниковой навигации и ОПП. Показано, что на участке причаливания в момент касания обеспечивается точность реализации причаливания по координатам 2-5 см, по скорости ~1 см/с
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача построения адаптивного закона управления с настраиваемой моделью для управления угловым движением космического аппарата при неполном составе измерений вектора состояния и параметрической неопределенности объекта управления. В качестве объекта управления рассматривалась космическая платформа с вращающимся солнечным парусом. Конструкция космического аппарата включает в себя солнечный парус в виде вращающегося пленочного диска с центральной жесткой вставкой, приборный отсек с целевой аппаратурой и компенсирующий силовой гироскоп с регулируемой скоростью вращения ротора. Синтез регулятора (обратной связи) и адаптивного наблюдателя осуществлен с использованием метода последовательного замыкания мод движения (модифицированного метода модального управления, представляющего собой итеративный численный алгоритм, позволяющий работать с динамическими системами большой размерности). Проведено математическое моделирование этапа гашения начальных угловых скоростей космического аппарата, результаты которого демонстрируют эффективность рассматриваемых адаптивных алгоритмов управления и численных процедур модального управления.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен подход, обеспечивающий решение задачи орбитальной стабилизации космических аппаратов, который описывается линейной стационарной моделью шестого порядка при отсутствии измерений всех углов ориентации. В основе получения аналитического решения лежит оригинальная декомпозиция модели исходной системы и установленная в работе взаимосвязь модального управления по состоянию и модального управления по выходу через задаваемые значения корней замкнутой системы управления. С помощью предложенного подхода осуществлён синтез законов управления орбитальной ориентации и приведены результаты моделирования для гипотетического космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
При изучении наземных и астрономических объектов с помощью орбитальных станций «Салют» и «Мир» выполнялось построение требуемой ориентации станции на наблюдаемые объекты. Для МКС, имеющей очень большие размеры и массу, гиродины, установленные на Американском сегменте, не обладают располагаемым кинетическим моментом, достаточным для наведения станции на исследуемые объекты. Понятно, что при такой ориентации МКС выполнять наведение жестко закрепленных приборов на исследуемые объекты невозможно. Поэтому при проведении научных экспериментов на МКС необходимо использовать подвижные платформы наведения (ПН). Использование нескольких ПН позволяет также осуществлять одновременное наблюдение разных объектов. С начала полета МКС в рамках эксперимента по исследованию Земли «Ураган» используются ручные приборы наблюдения, и экипаж наводит на исследуемые объекты фотографическую, фото- и видеоспектральную аппаратуру через иллюминаторы. Однако на планирование таких экспериментов налагаются сильные ограничения, прежде всего связанные с необходимостью учета распорядка дня экипажа и наличия у него времени, выделенного на проведение научных экспериментов...
Бесплатно
Система отработки вибропрочности: опыт применения и перспективы развития
Статья научная
В статье изложены основные принципы отечественной системы обеспечения вибропрочности изделий ракетно-космической техники. Система сложилась в общем русле развития ракетной техники во второй половине XX века. Работа в рамках системы предусматривает выполнение двух взаимосвязанных частей: расчетно-теоретической и экспериментальной. Следование принципам системы гарантирует надежность сопротивления конструкций вибрационным и другим динамическим воздействиям. Освещена ключевая роль динамического моделирования в комплексе задач отработки вибропрочности: достоверная, верифицированная на изделии-прототипе динамическая конечно-элементная модель повышает качество и надежность конструкции и позволяет сократить объем ее экспериментальной отработки. На основе опыта осуществленных РКК «Энергия» проектов сформулированы практические рекомендации по моделированию и рациональным способам решения расчетных и экспериментальных задач. С учетом зарубежного опыта указаны перспективы развития системы. Сформирован и изложен комплекс проблемных мероприятий в масштабах ракетно-космической отрасли, реализация которых необходима для реформирования системы.
Бесплатно
