Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 497
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
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
Статья научная
В статье проанализированы существующие технологии получения полусфер из труднообрабатываемых материалов. Рассмотрены преимущества и недостатки представленных способов и средств технологического оснащения. Предложен перспективный способ получения заготовок полусфер из труднодеформируемых титановых сплавов для ёмкостей высокого давления, внедрённый в производственный процесс на отечественных предприятиях машиностроительной отрасли. Приведены результаты проведённых в АО КБХА экспериментальных работ по изготовлению титановых полусфер методом ротационной вытяжки. Выполнены металлографические исследования полученных заготовок. Показаны пути достижения оптимальных технических характеристик и высокого уровня надёжности, предъявляемого к изделиям специальной техники из титановых сплавов. Полученные результаты позволяют существенно расширить технологические возможности производства, а также значительно улучшить технические характеристики изделий спецтехники в машиностроении.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено состояние программ по разработке мощных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) АО «НПО Энергомаш». НПО Энергомаш ведет свою историю с мая 1929 г., когда под руководством В.П. Глушко было создано подразделение в структуре Газодинамической лаборатории в Ленинграде по разработке ракетных двигателей и ракет. Академик В.П. Глушко многие годы был руководителем этого предприятия, он является основоположником отечественного жидкостного ракетного двигателестроения, выдающимся ученым и конструктором, одним из пионеров ракетно-космической техники, генеральным конструктором системы «Энергия-Буран». Именно для сверхтяжелой ракеты-носителя «Энергия» были разработаны самые мощные в мире ЖРД РД-170, которые стали основой для создания в НПО Энергомаш большого семейства кислородно-керосиновых ЖРД. Представлены краткие результаты выполнения программ разработки и последующей эксплуатации семейства кислородно-керосиновых ЖРД с дожиганием окислительного генераторного газа, созданного на базе ЖРД РД-170/171, разработанных для ракет-носителей «Энергия» и «Зенит». Приведены основные характеристики двигателей РД-170/171, РД-180, РД-191 и РД-181. Рассказано о поставленных задачах по разработке двигателя РД-171МВ для РН «Союз-5» и перспективах дальнейшей эксплуатации и модернизации семейства кислородно-керосиновых ЖРД АО «НПО Энергомаш».
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены содержание и структура задач интеллекту ализированного контроля состояния космических аппаратов в процессе управления полётом. Определено место контроля и дано понятие анализа, применяемое в контексте решения задач управления полётом. Кратко представлено состояние технологий контроля, применяемых в настоящее время при управлении полётом современных космических аппаратов и орбитальных комплексов. Приведены результирующие сведения об использовании автоматизированных способов анализа телеметрической информации для эксплуатирующейся в настоящее время отечественной космической техники. Сформулированы основные недостатки процесса контроля, которые усиливаются с учётом современных тенденций развития космических программ. Устранение недостатков предлагается осуществить за счёт разработки и внедрения процедур интеллектуализации в процесс анализа телеметрической информации. Дано представление об интеллектуальном анализе и его ключевых преимуществах для технических приложений. Представлены основные предпосылки расширения автоматизации процесса контроля при управлении полётом космических аппаратов. Изложена принципиальная схема работы интеллектуализированной системы контроля с учётом особенностей её работы.
Бесплатно
Создание и пятнадцатилетний опыт эксплуатации ракетно-космической системы «Морской старт»
Статья научная
Рассмотрены преимущества морского базирования ракетно-космического комплекса «Морской старт» (Sea Launch). Приведены назначение и основные характеристики стартовой платформы, сборочно-командного судна, ракеты космического назначения «Зенит-3SL» с разгонным блоком ДМ-SL. Описаны особенности подготовки к старту, действующие на судно нагрузки при старте, действия экипажа после старта, управление пуском ракеты и ее полетом. Приведены результаты коммерческих пусков ракеты космического назначения с 1999 г. по настоящее время.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложены конструкции трансформируемых систем космических аппаратов, создаваемых непосредственно в космосе. В их основе лежит принцип разворачивающихся чечевицеобразных рукавов. Предложенные технические решения основаны на существующей технологии изготовления рукавов и конструкции механизма подачи намотанного на барабан рукава. В результате реализованы технические решения, способные обеспечить, как показали модельные испытания, создание устройств для трансформирования различных конструкций на заданные расстояния при малых габаритах в стартовом положении. Показаны результаты оценочных расчётов жёсткостных параметров рассматриваемых систем при их различном конструкционном исполнении. Выполнен анализ возможности использования предлагаемых трансформируемых систем в космической технике. Предложены области использования таких систем в наземных условиях, в частности, в транспортабельных вышках для различных функциональных нагрузок.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты создания упрощённой математической модели рулевого тракта космического ракетного блока с применением аппроксимации нелинейных гидравлических характеристик двухдроссельного электро -гидравлического усилителя рулевой машины методом многомерной кубической сплайн-интерполяции-экстраполяции. Отличительная особенность разработанного метода заключается в том, что при математическом моделировании сложные аналитические зависимости характеристик не требуются, а для их аппроксимации в процессе расчётов используются только табличные представления экспериментальных данных. Представленные в настоящей работе многомерные методы аппроксимации, основанные на кубической сплайн-интерполяции-экстраполяции характеристик, прошли апробацию в математических моделях рулевых трактов систем управления вектором тяги маршевых двигателей ракетных блоков и показали свою высокую эффективность. Показывается, что увеличение гидравлической силы, действующей на золотниковые плунжеры электрогидравлического усилителя со стороны потоков обтекающей их жидкости в статически устойчивой рулевой машине, не может приводить к автоколебаниям в рулевом тракте, т. е. не влияет на его динамическую устойчивость, а только изменяет вид его переходной характеристики.
Бесплатно
Создание плазменных двигателей малой мощности для микроспутников
Статья научная
В статье представлены результаты решений ряда практических задач, возникших при разработке нового плазменного двигателя малой мощности и оптимизации принципиальной схемы с целью повышения эффективности его функционирования, а также снижения энергетических затрат на генерацию тягового усилия. Представлена концепция принципиальной схемы плазменного двигателя с полым магнитным анодом. Изложены результаты исследовательских работ, направленных на создание перспективных плазменных двигателей малой мощности в диапазоне 70..300 Вт, обеспечивающих повышенные выходные параметры при снижении массогабаритных характеристик. В результате проведенных работ были разработаны двигатели малой мощности ПлаС-34 и ПлаС-40. Описаны итоги исследований влияния конструктивных параметров магнитной и разрядной систем на эффективность функционирования рассматриваемых двигателей. Определены особенности работы и поведение удельных параметров и характеристик плазменных двигателей новой схемы при различных режимах. Продемонстрированы преимущества двигателей типа ПлаС в сравнении с известными аналогами, а также конкурентоспособность и перспективность их применения.
Бесплатно
