Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 523
Статья научная
Освоение Луны является одним из перспективных направлений развития космонавтики. Также, помимо этого, важнейшей задачей является снижение стоимости транспортировки полезных грузов с низких орбит на более высокие. Межорбитальный многоразовый буксир с электрической ракетной двигательной установкой может служить эффективным решением для достижения обеих этих целей. Конструкция межорбитального многоразового буксира представляет собой многосекционную крупногабаритную ферму. Такие конструкции имеют несколько варьируемых параметров - диаметр стержней, толщина стенки стержня, количество секций, радиус основания конструкции. При проектировании крупногабаритных космических стержневых конструкций необходимо определение проекта с максимальными динамическими характеристиками и минимальной массой. В данной работе с использованием методов оптимизации решается задача нахождения оптимального, с точки зрения минимума массы, проекта стержне -вой конструкции, при соблюдении требования к минимальному значению первой собственной частоты. Также решается задача переходного динамического нагружения конструкции крепления электроракетного двигателя при запуске двигателя. Определяется зависимость максимальных эквивалентных напряжений от времени.
Бесплатно
Статья научная
Требования по повышению надёжности, ресурса, увеличению удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя обосновывают необходимость перехода к новым конструкциям и технологиям изготовления регенеративной системы охлаждения двигателя. В работе рассмотрена перспективная диффузионно-вакуумная технология изготовления тракта регенеративного охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя на основе принципа межканального движения теплоносителя сквозь пористый металлический сетчатый материал. Метод диффузионной сварки металлических тканых сеток в вакууме позволяет получать крупные осесимметричные заготовки металлических сетчатых материалов, необходимые для изготовления тракта регенеративного охлаждения камеры жидкостного ракетного двигателя и рекуперативного теплообменного аппарата. Экспериментально подтверждена возможность создания высокоэффективного малоперепадного пористого теплообменного тракта, полученного с использованием металлического сетчатого материала (МСМ). В качестве исходного материала для изготовления МСМ рекомендуется использовать металлические тканые полотняные и саржевые фильтровые сетки типоразмера П24-П60, С120.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты выполненных РКК «Энергия» работ по обеспечению длительного (до 30 сут) хранения жидкого кислорода в баке окислителя объединенной двигательной установки орбитального корабля «Буран» с использованием пассивных и активных средств термостатирования. Результаты исследований использовались при проектировании средств хранения криогенных компонентов при разработке темы «Мир-2». Пассивные средства термостатирования используются во вновь разрабатываемых изделиях РКК «Энергия».
Бесплатно
Жизнеобеспечение экипажа пилотируемого космического объекта, проблемы управления
Статья научная
В первых полетах человека в космос использовались системы жизнеобеспечения на запасах веществ. Системы жизнеобеспечения экипажей (СЖО), основанные на запасах воды и кислорода, несмотря на простоту, крайне неэкономичны при орбитальных космических полетах и не реализуемы при дальних космических миссиях из-за массовых и объемных ограничений. Поэтому в настоящее время разработаны и в ближайшей перспективе будут использоваться на космических станциях комплексы регенерационных физико-химических СЖО на основе извлечения воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности человека. В связи с дальнейшим совершенствованием долговременных орбитальных станций, перспективой создания планетных баз и освоения дальнего космоса становится актуальной проблема построения автоматизированной системы управления комплексом регенерационных СЖО. Сложность решения проблемы построения эффективной системы управления в данном случае связана с наличием большего количества критериев эффективности. Предложена система обобщенных глобальных критериев эффективности, позволившая разделить эту задачу на ряд подзадач оптимизации для решения этой проблемы. Предлагаемые критерии - живучесть, себестоимость, комфортность. Приведен ряд конкретных примеров использования предлагаемых принципов с необходимыми обобщениями.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты расчётно-теоретического анализа загрязняющего воздействия плазменных струй электроракетных двигателей на функциональные поверхности малых космических аппаратов. Проведены расчёты уровней загрязнения продуктами распыления функциональных поверхностей гипотетического малого космического аппарата с электроракетным двигателем малой мощности. По данным литературы рассчитаны оптические характеристики плёнок загрязнения, состоящих из алюминия, аморфного кремния и аморфного углерода, а также оценено влияние этих плёнок на терморегулирующие покрытия (ТРП) и трёхкаскадные фотопреобразователи. Показано, что 10%-я деградация характеристик ТРП класса «оптические солнечные отражатели с серебром» (ОСО-С) достигается при образовании на их поверхности металлических плёнок загрязнения толщиной 0,5 нм, плёнок углерода толщиной 6 нм и плёнок кремния толщиной 27 нм. Для трёхкаскадных фотопреобразователей допустимые уровни загрязнения составляют 1 нм для металлов и 5 нм для углерода и кремния.
Бесплатно
Идентификация импульсных шумов в служебном модуле Российского сегмента МКС
Статья научная
Представлены результаты обработки бортовых импульсных шумов, зарегистрированных научной аппаратурой «Средства оперативного определения координат точки пробоя» в космическом эксперименте «Пробой» с помощью малогабаритных микрофонов, установленных внутри служебного модуля Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) во время работы экипажей МКС-41/42, МКС-43/44 и МКС-45/46. Разработан и реализован в программном коде алгоритм распознавания источников импульсных акустических шумов, действующих на борту служебного модуля РС МКС. Выполнены параметрические исследования разрешающей способности коэффициентов линейных корреляций для различных представлений спектров. Выполнен обоснованный выбор параметров спектрального и корреляционного анализов. Сформирована корреляционная матрица 1/3-октавных спектров, которая содержит четко выделенные группы импульсных шумов, включая группу, соответствующую спектрам сигналов имитатора пробоя, который размещался более чем в 100 точках объема служебного модуля, в т. ч. и в запанельном пространстве. Разработанный алгоритм планируется использовать при доработке программного обеспечения научной аппаратуры по выделению в реальном масштабе времени импульсных сигналов пробоя с передачей телеметрической информации на Землю в экспедиции МКС-53/54. Результаты исследований показывают принципиальную возможность идентификации импульсных источников шума на борту РС МКС.
Бесплатно
Статья научная
Представлены цели и задачи космического эксперимента «Контроль» по исследованию параметров собственной внешней атмосферы Российского сегмента Международной космической станции. Описана методика обработки и анализа телеметрических данных, получаемых с помощью научной аппаратуры «Индикатор - МКС». Выполнены численные расчёты методом прямого статистического моделирования обтекания датчика давления набегающим потоком внешней атмосферы Земли в фоновых условиях измерений, а также в возмущённых условиях при работе двух корректирующих двигателей модуля «Звезда». Получена корректирующая функция датчика давления в зависимости от ориентации, температурного фактора и выбранной модели взаимодействия молекул набегающего потока с внутренними и внешними поверхностями прибора. Проведено сравнение результатов численного моделирования истечения струй корректирующего двигателя модуля «Звезда» с данными натурных измерений давления в эксперименте «Контроль».
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты анализа электрофизических измерений, выполненных в космическом эксперименте «Импульс (1 этап)» на служебном модуле РС МКС. В эксперименте исследовались эффекты взаимодействия заряженной компоненты ионосферы с поверхностью крупногабаритного космического аппарата (МКС). Анализируются данные измерений квазипостоянного электрического поля и токов натекания, зарегистрированные датчиками вибрационного типа и плоскими зондами приборов комплекса контроля электрофизических параметров, разработанного НПО ИТ. На служебном модуле было установлено два комплекта датчиков с направлением углов «зрения» в надир (к Земле) и в «спутный след» (против вектора скорости МКС). Анализировались общие закономерности измерений в зависимости от солнечно -теневой обстановки на орбите МКС и текущей геофизической динамики ионосферы. Данные измерений токов натекания и квазипостоянных электрических полей были получены в более чем 170 телеметрических сеансах общей продолжительностью более 11000 ч с дискретностью 1 с и привязкой времени UT к каждой точке опроса. Данные измерений, а также геофизические и орбитальные данные, были собраны в электронный альбом. Показано, что представленные измерения коррелируют с временем пересечения МКС границ известных геофизических структур: полуденного и полуночного меридианов, Главного ионосферного провала, Границ диффузных вторжений, Экваториальной геомагнитной аномалии. Авторы приходят к выводу, что, несмотря на специфику МКС (сверхбольшие размеры станции, сложнейшая пространственная конфигурация, непрерывное функционирование бортового комплекса систем обеспечения и комплекса научных приборов), подобные измерения вполне пригодны для мониторинговых исследований некоторых особенностей ионосферы на уровне слоя F2 с временным масштабом от 1 с до нескольких часов и могут быть использованы для более детального изучения геофизических структур и связанных с ними эффектов в ионосфере. Также полученные результаты могут быть использованы для анализа возмущений электромагнитной обстановки вблизи поверхности РС МКС при контроле потенциалов и токов натекания на поверхность МКС.
Бесплатно
Статья научная
В связи с растущим количеством научных экспериментов, выполняемых на Российском сегменте Международной космической станции, всё больший интерес вызывает состояние среды, в которой они проводятся, особенно - загрязняющие воздействия собственной внешней атмосферы. Источниками загрязняющего воздействия собственной внешней атмосферы являются газовыделение неметаллических материалов внешних покрытий, работа двигателей системы управления и выбросы различных дренажных систем, а также пылевые частицы, сохранившиеся на внешних поверхностях после выведения с Земли, атмосферные аэрозоли и космическая пыль. В публикации представляются результаты измерений молекулярного осаждения на датчики кварцевых микровесов, использовавшихся для оценки загрязнений в собственной внешней атмосфере первых советских орбитальных станций «Салют-7» и «Мир», а также модулей «Пирс» и «Поиск» Российского сегмента Международной космической станции. Данные экспериментов показывают существенное влияние условий освещённости и температурного режима источника загрязнений, а также чувствительного элемента кварцевых микровесов на результаты измерений.
Бесплатно
Статья научная
ФТИ им. А.Ф. Иоффе разработал вакуумный высоковольтный измерительный стенд, на котором проводятся фундаментальные исследования источников электронов из наноструктурированных материалов. Создана методика определения основных эмиссионных параметров полевых и термополевых эмиттеров в режиме реального времени, одновременно с обработкой масс-спектрометрических данных и эмиссионных картин свечения. Разработан и внедрён алгоритм исследования вакуумных источников электронов. Результатом ресурсных испытаний эмиттеров и катодов на их основе является Паспорт эмиссионных образцов. Предполагается, что широкие возможности созданного программно-управляемого измерительного комплекса, междисциплинарный характер проводимых исследований, а также разработанные и внедрённые передовые методики исследования вакуумных источников электронов позволят внести весомый вклад в развитие космической техники и технологий, которое невозможно без изучения эмиссионных и термоэмиссионных свойств новых материалов, а также технологической оптимизации конструкций на их основе.
Бесплатно
Износостойкость деталей пар трения в авиационной и космической технике
Статья научная
В настоящей статье рассмотрен метод микродугового оксидирования алюминиевого сплава АМг6. Покрытия, получаемые этим методом, по износостойкости и ресурсу намного превышают покрытия, получаемые анодированием. Для проведения экспериментов по получению и анализу формируемых покрытий использовались установка микродугового оксидирования, обеспечивающая получение покрытий за счёт подачи высокого (до 1000 В) асимметричного переменного напряжения между деталью и ванной, заполненной электролитом; оптический конфокальный микроскоп Olympus LEXT OLS 5000 для определения объёмного износа и визуальной оценки зоны износа и специально разработанная машина трения, позволяющая моделировать условия всех видов скольжения от частичного до возвратно-поступательного. В предварительных экспериментах было определено влияние состояния поверхности покрытия на коэффициент трения, а затем путём построения и анализа зависимостей сил трения от амплитуды смещения при различных приложенных нормальных нагрузках были получены карты фреттинга, позволившие разработать рекомендации по оценке износа в различных условиях скольжения.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена рассмотрению вопросов использования имитационного моделирования для анализа технических требований к регенерационным системам жизнеобеспечения пилотируемого космического аппарата на этапе проектирования. Определен типовой набор показателей назначения (технических требований) регенерационных систем жизнеобеспечения. Рассмотрены структура и назначение имитационной модели функционирования интегрированной регенерационной системы обеспечения газового состава пилотируемого космического аппарата. Предложены формализованные описания процессов, происходящих в реакторе гидрирования диоксида углерода, проведены вычислительные эксперименты с использованием имитационной модели. Представлен сравнительный анализ экспериментально полученных данных и результатов вычислительных экспериментов, а также определены оптимальные значения входных параметров функционирования реактора гидрирования.
Бесплатно
Инженерная методика оценки несущей способности и ресурса конструкции с дефектом
Статья научная
Изделие ракетно-космической техники состоит из десятков тысяч деталей. Практически каждый экземпляр имеет несоответствия изготовленной материальной части по отношению к конструкторской документации. Производственные дефекты часто возникают или выявляются на заключительных стадиях сборки изделия или подготовки его к пуску. В этих случаях устранение несоответствия невозможно или связано со значительными сложностями и затратами. Описанная в статье методика позволяет дать оценку степени влияния характерного дефекта на несущую способность, прочность, герметичность, ресурс конструкции в условиях ее эксплуатации. Разделы методики включают в себя описание операций, связанных с неразрушающими методами контроля, определением нагрузок на изделие и других условий эксплуатации, расчетом напряженно-деформированного состояния, экспериментальным определением характеристик материала, прогнозом кинетики трещины с позиций механики разрушения. Методика дает инженеру-расчетчику алгоритм решения комплексной задачи оценки ресурса, состоящий из последовательности частных задач: разработки конечноэлементной модели, классификации дефекта, построения блока нагружения, расчета напряженно-деформированного состояния, прогноза поведения начального дефекта. Внедрение методики в инженерную практику позволит повысить достоверность оценки несущей способности и ресурса, а следовательно, надежность и безопасность эксплуатации изделия.
Бесплатно
Интегральный метод расчёта коэффициентов модели рациональных функций
Статья научная
В статье рассмотрена задача расчёта параметров обобщённой модели географической привязки на основе рациональных функций. Выделены основные требования к алгоритму расчёта. Поставлена задача аппроксимации заданной функции рациональной функцией. Для этой задачи предложен интегральный метод решения, для которого приводится итерационный численный алгоритм. Рассмотрены особенности применения предложенного метода к задаче геопривязки. Предлагаемый метод был успешно применён для обработки данных космического аппарата дистанционного зондирования Земли EgyptSat-A. Приводится анализ полученных результатов. Выполнено сравнение предлагаемого алгоритма с эталонным, основанным на решении задачи аппроксимации через сведение к линейной системе, по точности привязки относительно строгой модели и времени расчёта. Сделан вывод о применимости и преимуществах предлагаемого метода.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается процесс интеграции научной аппаратуры на борт Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) для проведения космических экспериментов с использованием информационно-управляющей системы РС МКС. В статье рассматриваются наиболее важные этапы наземной подготовки научной аппаратуры для ее успешного функционирования после доставки на РС МКС: испытания аппаратной части научной аппаратуры (вибро-, гидроиспытания, испытания на электромагнитную совместимость, входной контроль), отработка математического обеспечения научной аппаратуры на наземном комплексе отработки и проведение комплексных проверок на контрольно-испытательной станции. Указывается на необходимость модернизации существующих этапов наземной подготовки экспериментов в части сокращения времени наземной подготовки аппаратуры. На примере космического эксперимента «Терминатор» и экспериментов, проводимых с помощью транспортного грузового корабля «Прогресс», приводятся результаты, полученные при использовании описываемого подхода.
Бесплатно
Статья научная
Приведены причины необходимости создания бортовой информационно-измерительной системы для контроля и диагностики микроускорений на пилотируемых космических комплексах, и описан путь ее создания, начиная от орбитальных комплексов «Салют-6», «Салют-7» и включая этап эксплуатации Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). Даны примеры проблем, возникших при регистрации уровней микроускорений на пилотируемых комплексах измерителями ускорений первого поколения: акселерометрами линейными оптическими и измерителями микроускорений ИМУ-128. Приведена конструкция и дано описание первого элемента информационно-измерительной системы на РС МКС: цифрового измерителя микроускорений ИМУ-Ц, обеспечивающего с 2011 г. по настоящее время мониторинг микроускорений на борту РС МКС. Дан ряд полученных с помощью ИМУ-Ц результатов, и сделаны выводы о необходимости совершенствования информационно-измерительной системы. Предложены пути совершенствования информационно-измерительной системы, которые могут быть использованы как на существующих, так и на перспективных пилотируемых космических комплексах.
Бесплатно
Информационно-управляющая система российского сегмента Международной космической станции
Статья научная
Рассматривается разработка информационно-управляющей системы (ИУС) Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). Информационно-управляющая система служит для обеспечения проведения космических экспериментов в автоматическом или ручном режиме управления от экипажа. В целях создания высокотехнологичных условий проведения научных исследований на РС МКС в РКК «Энергия» ведутся работы по модернизации ИУС на служебном модуле, созданию ИУС на планируемом многоцелевом лабораторном модуле «Наука» и научно-энергетическом модуле. В работе рассмотрены этапы и принципы модернизации ИУС. Практическим результатом модернизации ИУС служебного модуля стало проведение ряда высокотехнологичных научных экспериментов. В 2014 г. на МКС были установлены две съёмочные камеры. В настоящее время идёт подготовка к лётным испытаниям эксперимента с научной аппаратурой «Икарус». Опыт, полученный в ходе проведения экспериментов, позволяет утверждать, что ИУС РС МКС станет современной системой, позволяющей в автоматическом режиме реализовывать самые амбициозные космические эксперименты на базе МКС.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается реализация информационно-телеметрического обеспечения полёта разгонных блоков при выведении космических аппаратов дальнего космоса. Ключевой особенностью полёта разгонного блока является передача телеметрической информации на низкой скорости через многофункциональную космическую систему ретрансляции «Луч» при помощи низкоскоростной абонентской аппаратуры ретрансляции. Предложен подход к обработке и отображению телеметрической информации, позволяющий по измерениям аппаратуры спутниковой навигации на активном участке полёта определять перегрузку, действующую на разгонный блок, и углы его ориентации.
Бесплатно
Статья научная
С большой вероятностью основное направление в развитии пилотируемой космонавтики будет связано с освоением Луны и окололунного пространства. Так, в американской программе Artemis предполагается развёртывание на полярной высокоэллиптической гало-орбите лунной орбитальной станции (ЛОС) Gateway. С другой стороны, рассматривается создание на Луне международной исследовательской лунной базы (ЛБ). Надёжная и безопасная эксплуатация ЛБ требует создания эффективной транспортной системы (ТС), осуществляющей логистические операции по снабжению и обеспечивающей регулярную ротацию экипажа с минимальными затратами топлива. В работе рассмотрена ТС, в которой экипаж на многоразовом пилотируемом корабле (МПК) курсирует между околоземной орбитальной станцией и ЛОС, расположенной на высокой лунной орбите (ВЛО). Выбор ВЛО обусловлен возможностью дополнительно снизить затраты характеристической скорости на достижение орбиты ЛОС, для чего после облёта Луны выполняется переход на орбиту с апоселением, расположенным в окрестности границы грависферы Луны. На такой вытянутой орбите преобладающее влияние Земли генерирует «грависферный » эффект, заключающийся в благоприятной трансформации орбиты. В результате затраты характеристической скорости на достижение ВЛО с использованием «грависферного » эффекта на ~300 м/с меньше, чем при прямом одноимпульсном перелёте на эту орбиту. Помимо снижения затрат характеристической скорости на достижение ВЛО, для реализуемости предлагаемой ТС требуется обеспечить совпадение плоскостей орбит МПК и ЛОС. В статье рассмотрены методы, позволяющие решить эту проблему за счёт модификации схемы перелёта на ВЛО с использованием «грависферного» эффекта.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложена роль средств и методов измерения быстроменяющихся параметров (вибраций, перемещений, акустического шума и пр.) для оценки работоспособности быстровращающихся турбокомпрессоров-генераторов, используемых в составе турбомашинных систем преобразования энергии. Приведены основные подходы к организации измерений быстроменяющихся параметров турбокомпрессоров-генераторов при их испытаниях. Даны сведения по составу и характеристикам аппаратуры контроля быстроменяющихся параметров и программного обеспечения, используемых в АО ГНЦ «Центр Келдыша» при проведении испытаний турбокомпрессоров-генераторов. Даны примеры настройки аппаратуры, обработки результатов испытаний и их последующего анализа.
Бесплатно
