Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 505
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
Российская орбитальная станция на околополярной орбите
Статья научная
В статье описываются инновационные проектные подходы, реализованные в ходе разработки Российской орбитальной станции нового поколения, даётся характеристика её функциональных возможностей при эксплуатации на околополярной солнечно-синхронной околоземной орбите, излагаются основные положения стратегии целевого использования орбитального комплекса, нацеленной на последовательное достижение максимальной эффективности научных исследований, выполнения целевых программ и проектов. Показаны перспективы развития станции как универсальной платформы для отработки в космосе новых технологий и создания роботизированных производств, а также развития орбитальной инфраструктуры за счёт наращивания группировки автоматических космических аппаратов, взаимодействующих со станцией, в т. ч. специализированных свободнолетающих обслуживаемых модулей. Проанализированы новые программно-методические и технологические решения, реализованные при разработке проекта орбитального комплекса и планирующиеся к реализации в ходе его строительства и эксплуатации в качестве технологической основы для перехода к освоению Луны и выполнению программы исследовательских полётов за пределы низкой околоземной орбиты.
Бесплатно
Российские системы стыковки для сборки и обслуживания международной космической станции
Статья научная
В статье рассматриваются российские системы стыковки, которые применялись для сборки и обслуживания Международной космической станции (МКС). Эти системы реализуют практически одинаковый простой цикловый способ управления для двух различных типов стыковочных агрегатов: «штырь-конус» (для осесимметричных кораблей и модулей массой до 25 т) и «периферийный» (для многоразовых космических кораблей массой до 110 т). Кратко описываются конструкции таких агрегатов, разработанных ещё до начала проекта МКС, а также их модификации, обусловленные некоторыми ограничениями станции. Периферийные агрегаты обеспечили стыковки кораблей типа Space Shuttle, доставлявших на орбиту модули и другие компоненты конструкции американского сегмента станции. Агрегаты типа «штырь-конус» соединили все модули российского сегмента. Они обеспечили необходимые для обслуживания МКС стыковки российских пилотируемых и грузовых кораблей, а также европейских грузовых кораблей ATV.
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
Статья научная
Рассматриваются особенности теплового режима негерметичного приборного отсека космического аппарата «Интергелиозонд», разрабатываемого НПО Лавочкина по заданию Госкорпорации «Роскосмос». Дается краткое описание космического аппарата, приводятся необходимые библиографические ссылки. В рамках программы «Интергелиозонд» создаются два одинаковых космических аппарата, которые будут производить физические исследования Солнца с близких расстояний, функционируя на гелиоцентрических внеэклиптических орбитах. Принимая во внимание условия применения космического аппарата, характеризуемые значительным изменением плотности падающего солнечного излучения, в его состав предлагается ввести сегмент на базе гидроконтура в дополнение к уже имеющейся основной системе обеспечения терморегулирования, построенной на базе тепловых труб и сотопанелей. Гидроконтур выполняет роль универсальной системы, которая обеспечивает температурный режим на этапах наземной отработки, а в период летной эксплуатации способна осуществлять теплоснабжение или дополнительное охлаждение приборного отсека. Представлен многовариантный, отличающийся более высоким уровнем сложности, процесс внедрения гидроконтура в состав системы обеспечения терморегулирования приборного отсека космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Система генерации кислорода (СГК) «Электрон-ВМ» работает на Международной космической станции (МКС) с 2000 г. в служебном модуле, и с 2022 г. - в многоцелевом лабораторном модуле. СГК вырабатывает кислород путём электролиза воды. Все технологические процессы СГК реализованы в технологическом блоке - блоке жидкостном (БЖ). В статье приведены характеристики СГК и технологическая схема БЖ. На 4 декабря 2023 г. СГК «Электрон-ВМ» на МКС наработала 5 488 сут, выработав 13 343 кг кислорода. БЖ № 11 имеет максимальную наработку среди всех БЖ - 2 334 сут без неустранимого отказа с 2011 г. по настоящее время. На опыте эксплуатации на МКС в статье рассмотрены основные направления прошлых, настоящих и будущих модернизаций системы «Электрон-ВМ». Потенциальная наработка БЖ до неустранимого отказа оценивается в 8-10 лет, при сроке службы с момента изготовления более 20 лет. Система «Электрон-ВМ» - базовая СГК для будущих космических станций, базы на Луне и космического комплекса для полёта на Марс.
Бесплатно
Системы обеспечения безопасности стендовых испытаний кислородно-водородных двигательных установок
Статья научная
Испытания кислородно-водородных двигательных установок на стенде с заправкой в топливный бак до 2 700 кг водорода проводятся с выполнением специальных мер безопасности и использованием систем аварийной защиты испытаний, охватывающих до 60% нештатных ситуаций. Испытания двигательных установок с увеличенными дозами заправки водорода (до 7 000 кг) требуют применения дополнительных мер безопасности, основанных на повышении эффективности систем пожаровзрывопредупреждения, аварийной защиты и коэффициента охвата аварийных (нештатных) ситуаций. Ключевыми факторами в повышении коэффициента охвата нештатных ситуаций при испытаниях являются исследования систем более раннего обнаружения утечек водорода и применения ингибиторов с флегматизатором-азотом для предотвращения взрыва смесей водорода с воздухом (кислородом). Представлены результаты исследований систем раннего обнаружения утечек водорода и построения средств котроля на основе волоконно-оптической техники и микрорезонаторных структур, обладающих более высокими быстродействием, селективностью, помехозащищенностью и надежностью.
Бесплатно
Системы обеспечения теплового режима разгонных блоков типа дм ракет космического назначения
Статья научная
В настоящей статье рассмотрены системы обеспечения теплового режима разгонных блоков (РБ) типа ДМ, их назначение, состав и эволюция по мере изменения конструкции РБ. Разгонные блоки, используемые в качестве последней ступени ракет космического назначения, предназначены для довыведения космического аппарата до опорной орбиты, перевода его с опорной на целевую орбиту искусственного спутника Земли (эллиптическую или геостационарную) и на отлетные траектории к планетам. При этом обеспечивается выполнение требований заказчика по ориентации и точности выведения. В настоящее время из действующих РБ только РБ ДМ и его модификации используют экологически чистые компоненты топлива (жидкий кислород и керосин). Одной из научно-технических проблем, решаемых при создании РБ ракет космического назначения, является создание надежной и эффективной системы обеспечения теплового режима, обеспечивающей необходимые температурные условия для нормального функционирования бортовых систем РБ.
Бесплатно
Статья обзорная
Задачи оценки риска повреждения космических аппаратов метеороидами и частицами космического мусора являются весьма актуальными. Вероятность неповреждения космического аппарата зависит от свойств элементов его конструкции, плотности потока и скорости высокоскоростных частиц метеороидов и/или космического мусора. Настоящая статья представляет собой аналитический обзор работ (в основном зарубежных) по оценке скорости метеороидов на основе данных, полученных экспериментально. Сформулированы общие требования, предъявляемые к экспериментальным данным, приемлемым для получения достоверных результатов по скорости метеороидов. Сравнены величины скорости метеороидов, полученные по различным моделям, в т. ч. по данным, представленным в действующих отечественных стандартах. На основании анализа экспериментальных данных, накопленных к настоящему времени, предложены наиболее вероятные значения скорости метеороидов и частиц космического мусора для использования в баллистических предельных уравнениях.
Бесплатно
