Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
Статья научная
Представлен сравнительный анализ расчетной и экспериментальной производительности солнечных батарей служебного модуля Российского сегмента Международной космической станции (МКС). Расчет выполнен с использованием специального программного обеспечения, учитывающего эффект частичного затенения солнечных батарей конструктивными элементами МКС. Алгоритм программного обеспечения предусматривает определение светотеневой картины на солнечных батареях методом трассировки лучей с последующим вычислением электрического тока из уравнений баланса напряжения. В качестве исходных данных использованы трехмерная компьютерная модель МКС, параметры орбиты, ориентации станции и подвижных элементов; вольтамперные характеристики фотоэлектрических преобразователей и блокирующих диодов. Проведен сравнительный анализ расчетных графиков показаний телеметрических датчиков. Анализ выполнен для моментального и интегрального тока солнечных батарей. В результате выделены следующие факторы, влияющие на точность расчета: упрощение расчетной геометрической модели, засветка солнечных батарей отраженным от Земли светом, невозможность точного учета ориентации затеняющих элементов МКС (солнечных батарей и радиаторов Американского сегмента) из-за влияния текущей потребности МКС в электроэнергии. Выполнена оценка погрешности расчета, даны рекомендации по применению программного обеспечения, показаны пути совершенствования методики расчета.
Бесплатно
Статья научная
Для разрабатываемого РКК «Энергия» многоразового пилотируемого корабля «Федерация» планируется использование парашютно-реактивной системы посадки, задачей которой является обеспечение близкой к нулю скорости движения возвращаемого аппарата на момент касания посадочной поверхности. В штатных ситуациях посадка аппарата осуществляется на подготовленные грунтовые площадки. В нештатных ситуациях аппарат сможет совершать посадку в том числе и на воду. В этом случае для проектных исследований необходимо знание уровней гидродинамических воздействий на корпус аппарата и динамики его поведения в водной среде. Ввиду большого разнообразия возможных режимов посадки на воду поиск требуемых характеристик традиционным экспериментальным путем, использовавшимся при создании кораблей Apollo и «Союз», не рационален прежде всего из-за большого потребного объема испытаний и их ограниченной информативности. Поэтому целесообразно применение компьютерного моделирования процесса посадки в современных программных комплексах с предварительной их валидацией. В данной работе представлены результаты тестирования программного комплекса FlowVision разработки ООО «ТЕСИС» с использованием экспериментальных данных, полученных при модельных испытаниях командного модуля корабля Apollo. Представлены данные по изменению давления на поверхности аппарата в процессе погружения и динамике его поведения в водной среде. Продемонстрирована целесообразность использования данного комплекса для исследований процесса посадки возвращаемого аппарата корабля «Федерация».
Бесплатно
Статья научная
Предлагается подход к определению эффективности транспортной системы на базе многоразового межорбитального буксира с ядерной электроракетной двигательной установкой большой мощности, который заключается в использовании нового критерия, определяющего условия максимальной эффективности применения многоразового межорбитального буксира. Предлагаемый критерий представляет собой разницу в затратах на программу полетов, выполняемую транспортной системой на базе многоразового межорбитального буксира и альтернативной ей транспортной системой на базе химических разгонных блоков с жидкостными ракетными двигателями при одинаковой суммарной массе полезного груза, доставленного на целевую орбиту. Эффективность применения нового критерия проиллюстрирована на примере решения задачи по доставке полезных грузов на низкую окололунную орбиту и выбора проектных параметров энергодвигательной установки многоразового межорбитального буксира.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты сравнительных оценок точности для прикладных спутниковых систем наблюдения (ССН) на высокоэллиптических орбитах типа «Молния» на базе ранее представленного критерия анализа точностных характеристик прикладных спутниковых систем наблюдения объектов на поверхности Земли и/или в приземном слое, который не связан с особенностями бортовой аппаратуры, а учитывает структуру и динамику ССН. Приведён алгоритм численного моделирования ССН. Рассмотрены точностные характеристики ССН на высокоэллиптических орбитах при различных вариантах их построения, а также комбинированный вариант с привлечением космических аппаратов на геостационарной орбите. Определены основные проектно-баллистические параметры, определяющие точность ССН. Результаты могут использоваться для начального выбора конфигурации ССН на высокоэллиптических орбитах на этапе предварительного проектирования.
Бесплатно
Средства посадки пилотируемого транспортного корабля нового поколения
Статья научная
В статье приводится обзор средств приземления космических кораблей, рассматриваются виды посадки, критерии выбора способов приземления, средства обеспечения безопасности экипажа при посадке, назначение и состав комплексов средств приземления и требования к ним. Рассматриваются достоинства и недостатки средств приземления бывших в эксплуатации, эксплуатируемых и разрабатываемых космических кораблей РКК «Энергия», а также космических кораблей, разработанных за рубежом. Приводятся варианты состава комплекса средств приземления пилотируемого транспортного корабля нового поколения для реализации реактивной и парашютно-реактивной схем посадки, которые прорабатывались РКК «Энергия» на этапах эскизного и технического проектирования, приводятся их достоинства и недостатки, критерии выбора. Анализируется перераспределение функций между составными частями разработанного комплекса средств приземления, назначение и основные характеристики входящих в него составных частей, таких как парашютная система, посадочная твердотопливная двигательная установка, посадочное устройство и амортизационные кресла космонавтов. Приводится сравнительный анализ средств приземления проектируемых и эксплуатируемых космических кораблей РКК «Энергия» по массовому критерию.
Бесплатно
Стабилизация орбитальной ориентации космического аппарата
Статья научная
Рассматривается задача орбитальной стабилизации космического аппарата при несовпадении связанной системы координат с главными осями инерции. С применением метода точного размещения полюсов получены аналитические выражения матрицы обратной связи регулятора задачи орбитальной стабилизации космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Представлен статистический анализ концентраций вредных веществ, измеренных в воздушной среде Международной космической станции (МКС) за период 2001.2014 гг. Пробы воздуха отбирались и доставлялись на Землю в сорбентных пробозаборниках АК-1М, разработанных совместно специалистами ИМБП и РКК «Энергия». Анализ проб проводился в ИМБП методами газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии. При статистическом анализе идентифицированных химических веществ установлены следующие особенности их распределения в воздухе МКС: положительная асимметрия, островершинность плотности распределения, приближение к логнормальному характеру, соответствие среднеарифметического значения распределения 70-ой перцентили. Показано, что распределение веществ в воздухе МКС правомерно для вредных веществ различных классов химических соединений и для различных периодов осреднения, что согласуется с закономерностями, установленными для химических веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферного воздуха. Соответствие среднеарифметического значения распределения 70-ой перцентили позволит использовать общегигиенические методологические подходы при ускоренном нормировании содержания вредных веществ в воздухе пилотируемых космических аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Проблема оценки остаточного ресурса ( ОР) изделий космической техники, включая и космические аппараты (КА), является постоянной на протяжении всего временного интервала освоения космического пространства. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, подчеркивая актуальность этой проблемы. На практике часто возникает ситуация, когда требуется получить оценку ОР целой группы изделий космической техники, а в частности - КА. Такую возможность дают хорошо проработанные методы математической статистики, но только в тех случаях, когда в процессе эксплуатации возникают отказы, при этом применяемые оценки ОР не являются эффективными. Однако, для группы КА, находящихся в эксплуатации в космическом пространстве, в процессе которой отказы не возникали, традиционные методы математической статистики не работают. Надежность КА постоянно растет, как и их количество в космическом пространстве. Поэтому растет и актуальность проблемы оценки ОР целой группы однотипных КА, находящихся в эксплуатации, в процессе которой отказы не возникали. В основу модели надежности положен экспоненциальный закон распределения. Целью статьи является нахождение оценки î остаточного гамма-процентного ресурса (ОГПР) космической техники - в рамках заложенных ограничений на использование ресурса, которая будет простой и более эффективной по сравнению с традиционной и уступающей незначительно эффективной оценке ОГПР, в случае ее существования, с точки зрения близости к истинному значению ОГПР при использовании плана испытаний с ограниченной наработкой и восстановлением. Для нахождения эффективной оценки использовались интегральные числовые характеристики ее точности, а именно, суммарный квадрат смещения (уклонения) ожидаемой реализации некоторого варианта оценки от всех возможных параметров биномиального плана испытаний. Полученная оценка t^γ ОГПР tγ может быть применена на практике при эксплуатации КА, в процессе которой отказы не возникали.
Бесплатно
Статья научная
60 лет назад, 4 октября 1957г., с помощью ракеты Р-7, созданной в конструкторском бюро ОКБ-1 под руководством Главного конструктора С.П. Королёва, был выведен на орбиту первый в мире искусственный спутник Земли. Для обеспечения приоритета нашей страны в запуске первого спутника с целью ускорения работ по его созданию было принято решение, что спутник должен быть простейшим и при этом иметь выразительную форму. Следует отметить, что спутники, имеющие сферическую форму, как и запущенный на орбиту 60 лет назад простейший спутник ПС-1, представляют интерес для проведения ряда научных исследований и в настоящее время. По движению спутника идеальной сферической формы, который имеет точно известные массу и размеры, можно определить плотность атмосферы и уточнить параметры модели атмосферы. С этой целью от Международной космической станции в рамках космического эксперимента «Вектор-Т» периодически запускаются тестовые спутники сферической формы. Очередной запуск такого спутника был выполнен 17 августа 2017 г. космонавтами С.Н. Рязанским и Ф.Н. Юрчихиным. В статье описываются методы уточнения параметров модели атмосферы по движению тестового спутника и приводятся некоторые примеры расчетов.
Бесплатно
Тематический указатель журнала "Космическая техника и технологии" за 2017 г. (№ 1(16) - 4(19))
Другой
Бесплатно
Тематический указатель журнала «Космическая техника и технологии» за 2022 год № 1(36)-4(39)
Другой
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена математическая модель, описывающая энергетические процессы, происходящие в ускорительном тороидальном сверхвысоко-частотном ионном двигателе, и процессы торможения ускоренных ионов азота в среде собственного газа вакуумной камеры. Математическая модель построена на основе теории многоэлектродных ламп и теории электромагнитного взаимодействия заряженной частицы с веществом. Верификация математической модели проводилась экспериментальными исследованиями на основе времяпролётного метода с учётом параметров пучка ионов, определённых с помощью цилиндра Фарадея. В математической модели максимальная скорость частиц между реперными точками при напряжении 1200 В на электродах ионно-оптической системы составляла ~ 340 000 м/с. Результаты эксперимента показали, что при том же напряжении скорость ионов составляла ~300 000 м/с. Расчётное и полученное цилиндром Фарадея значения тока пучка составили 2...4 мкА.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей обзорной (применительно к многоэлементным термоэмиссионным электрогенерирующим сборкам с повышенной плотностью электрической мощности) статье рассмотрены вопросы обеспечения длительной работоспособности топливно-эмиттерного узла (ТЭУ) электрогенерирующего элемента (ЭГЭ). Показано, что при использовании топлива на основе диоксида урана ресурс высокотемпературного герметичного ТЭУ с удельной электрической мощностью более 7 Вт/см2 составляет менее тысячи часов. Для обеспечения длительной ресурсоспособности необходим организованный вывод газообразных продуктов деления (ГПД) через специальное газоотводное устройство (ГОУ) в виде трубки с жиклёром. Процесс переконденсации топлива приводит к существенной трансформации температурного поля сердечника и возможности герметизации ГОУ с превращением ТЭУ в герметичный с ограниченным ресурсом. Рассмотрены методы расчёта температурного поля сердечника ТЭУ с ГОУ. Получены теоретические формулы для расчёта возможности герметизации ТЭУ конденсатом топлива как снаружи жиклёра, так и внутри трубки ГОУ. Показана необходимость вывода трубки ГОУ в «горячий» торец ЭГЭ (без коммутационной перемычки). Теоретически обоснована необходимость создания жиклёра с оптимальным отношением длины к диаметру отверстия, показана возможность создания такого жиклёра. Получены номограммы для определения границ области работоспособности ЭГЭ в пространстве обобщённых переменных в зависимости от относительного перепада температуры по трубке ГОУ и относительного сопротивления жиклёра и пространства между торцами соседних ЭГЭ. Получены формулы для расчёта выноса через ГОУ вместе с ГПД паров топлива. Получена номограмма для расчёта остаточного ресурса ЭГЭ в случае герметизации ТЭУ в процессе работы.
Бесплатно
Теплоносители для внутренних контуров систем терморегулирования пилотируемых космических аппаратов
Статья научная
Приводятся экспериментальные данные о физико-химических, теплофизических и эксплуатационных свойствах теплоносителей для внутренних контуров систем терморегулирования пилотируемых космических аппаратов. Изложены результаты коррозионных и медико-биологических испытаний теплоносителей.
Бесплатно
Статья научная
В статье сформулированы требования к однофазным и двухфазным теплоносителям систем терморегулирования космических аппаратов. Приведены физико-химические, тепло-физические и эксплуатационные свойства ряда теплоносителей на основе углеводородов, кремнийорганических и перфторорганических жидкостей, обоснован выбор ряда теплоносителей. Приведены результаты исследования коррозионной стойкости металлических материалов в среде ряда теплоносителей, и разработаны рекомендации по выбору материалов контуров. Предложен новый теплоноситель для тепловых труб и наружных контуров с температурой замерзания не выше -100 °С. Практическая значимость работы подтверждена успешным использованием разработанных и исследованных теплоносителей в системах терморегулирования космических аппаратов.
Бесплатно
Термодинамическая модель процессов в криогенных топливных баках
Статья научная
Предложена упрощенная модель тепло физических процессов для различных режимов работы криогенного топливного бака на основе предположения об однородности параметров в жидкой и паровой фазах компонента. Модель является универсальной и позволяет моделировать различные режимы работы бака, такие как заправка, отбор компонента для работы двигателя с наддувом бака, бездренажное хранение и др. При помощи данной модели проведена оценка массы потерь жидкого водорода при заправке на космодроме перспективного разгонного блока. Для режима бездренажного хранения результаты расчета по представленной модели сравниваются с данными экспериментов. Получено, что данный подход существенно занижает скорость роста давления, причем погрешность падает при уменьшении степени заполнения бака. По результатам сравнения, в случае бездренажного хранения рекомендуется применять данную методику в качестве оценки скорости роста давления снизу.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье приводится состав штатного пакета терморегулирующего покрытия на основе элементов покрытия К-208Ср. Изложены основные результаты исследований по отработке технологии получения и испытаний терморегулирующего покрытия К-208Ср класса «солнечные отражатели». Приведены достоинства и недостатки терморегулирующего покрытия К-208Ср. Указаны химический состав и способ получения пластин оптического стекла К-208, а также подготовка пластин стекла перед нанесением высокоотражающего покрытия. Приведены и обоснованы достоинства применяемого магнетронного метода нанесения высокоотражающего и защитного покрытий. Описаны схема внутрикамерного устройства вакуумной напылительной установки, последовательность нанесения серебра и нержавеющей стали, особенности проведения процесса для получения максимальной производительности. Приведены сводные данные по действующим на терморегулирующее покрытие К-208Ср факторам космического пространства и результаты их воздействия, результаты наземных и летных испытаний покрытия.
Бесплатно
Статья научная
Приведены разработанные математические модели и результаты оптимизации параметров многоразового межорбитального буксира типа «Геркулес» на основе ядерной электроракетной двигательной установки с использованием в качестве целевой функции суммарной массы полезного груза, доставленного с орбиты Земли на орбиту Луны за время эксплуатации многоразового межорбитального буксира, определяемого ресурсом ядерной энергоустановки, и удельной стоимости доставки с Земли на орбиту Луны единицы массы полезного груза. В качестве оптимизируемых параметров рассмотрены электрическая мощность, удельный импульс, тяга, масса ядерной электроракетной двигательной установки и время рейса, а также количество рейсов многоразового межорбитального буксира для обеспечения заданного грузопотока.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается технико-экономическое обоснование внедрения аддитивных технологий послойного порошкового селективного лазерного сплавления при производстве сложных нетехнологичных элементов космической техники из титана. Исследование базируется на сравнительном анализе технологии изготовления титанового кронштейна, применяемого в конструкции каркаса из углепластика солнечной батареи космического аппарата. Сравниваются три вида технологии изготовления: две штатные (первичная и оптимизированная) и предложенная технология селективного лазерного сплавления. Для аддитивной технологии деталь топологически оптимизируется в соответствии с нагрузками, определяемыми штатной методикой испытаний, что даёт преимущества по массе изготовленной продукции. Проводится анализ применяемого материала, и моделируется процесс селективного лазерного сплавления для определения короблений и введения поправочных коэффициентов. Сравниваются технико-экономические показатели технологий изготовления продукции штатными (вычитающими) методами и методом селективного лазерного сплавления: стоимость материала, трудоёмкость операций, расходы на оснастку, режущий инструмент и цикл изготовления.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается вопрос разработки технологий подготовки космонавтов к выполнению научных исследований на пилотируемых космических комплексах, предназначенных для полётов за пределы низкой околоземной орбиты. Предложена имитационная модель, которая позволяет оценивать качество подготовки космонавтов с использованием разработанных технологий, что даёт основание выбирать из них те, которые наиболее пригодны для обеспечения пилотируемых миссий. Представлен метод анализа эффективности предлагаемых технологий, реализация которых должна привести, в свою очередь, к повышению результативности пилотируемых космических полётов.
Бесплатно
