Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 488
Статья научная
В настоящее время широко применяются плоские активные фазированные антенные решетки (АФАР) космического базирования для решения задач обеспечения радиолокации и персональной спутниковой связи. Как правило, АФАР имеют рабочие поверхности большой площади. Проектируемые современные космические аппараты, содержащие АФАР, для поддержания ориентации используют силовые гироскопы. В работе рассматривается возможность использования АФАР существующих конструкций в качестве магнитного исполнительного органа для разгрузки силовых гироскопов от накопленного кинетического момента. В процессе взаимодействия собственных магнитных моментов токовых контуров электропитания излучателей решетки с магнитным полем Земли создается управляющий момент, противоположно направленный накопленному кинетическому моменту в системе силовых гироскопов. Значения собственных магнитных моментов зависят от функционального предназначения АФАР и принятых конструкторских решений, связанных с протеканием токов по цепям первичного и вторичного электропитания. Преимущество применения АФАР в качестве исполнительных органов заключается в том, что они не требуют дополнительного увеличения массы космического аппарата для проведения динамических операций.
Бесплатно
Статья научная
Заданные свойства демпфирования перспективных стыковочных механизмов космических аппаратов могут быть обеспечены применением элементов амортизации с использованием спиральных ленточных пружин с нелинейной характеристикой жесткости. Существующие приближенные инженерные методики позволяют рассчитать отдельные параметры спиральных пружин постоянной ширины, работающих только в режиме часового механизма, когда момент сопротивления на всем угловом ходе близок к постоянному. Требуемая нелинейная характеристика жесткости может быть реализована только при использовании спиральной пружинной ленты переменной ширины. Для описания формы такой пружинной ленты в данной работе предлагается использовать новые, цилиндрические конечные элементы. Рассматривается алгоритм расчета деформации пружины крутящим моментом. Изменение величины этого момента позволяет определить характеристику жесткости. Описанная модель и алгоритм расчета деформаций ленточной спиральной пружины являются основой для анализа и синтеза параметров пружинных элементов амортизации перспективных стыковочных механизмов.
Бесплатно
Испытания макета трансформируемого модуля космических и планетных станций
Статья научная
В период с 2012 по 2015 гг. в РКК «Энергия» в инициативном порядке в рамках инвестиционного проекта «Создание прототипа трансформируемого обитаемого космического модуля» проводились работы по проектированию трансформируемых модулей, а также по созданию и наземной экспериментальной отработке масштабного макета трансформируемого модуля. Программа испытаний имела цель проверить и подтвердить выбранные проектно-компоновочные решения в части функционирования, герметичности, прочности изделия, а также получить данные об амплитудно-частотных характеристиках трансформируемой оболочки. В статье приведены описания проводившихся испытаний, их цели и достигнутые результаты, описаны экспериментальные установки и методики проведения. Сделаны выводы, основанные на полученных по итогам работ результатах, и намечены пути и варианты дальнейшей экспериментальной отработки макета трансформируемого модуля.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье представлены результаты проведенных исследований антикавитационных характеристик агрегатов подачи перспективных кислородно-водородных жидкостных ракетных двигателей при работе на кипящем водороде. Приводится описание алгоритма проведения циклических кавитационных испытаний бустерных турбонасосных агрегатов. Представлена схема созданной в АО КБХА экспериментальной установки. Испытаниям установки предшествовала длительная расчетная работа, включавшая в себя профилирование новых вариантов оседиагональных колес, CFD-моделирование течения для оценки эффективности предлагаемых профилировок, построение нестационарной математической модели и написание программного обеспечения, позволяющего моделировать работу установки. Программное обеспечение позволило провести оценку влияния режимных параметров на работу установки. Финальной частью работ являлось проведение испытаний установки на водороде. В ходе испытаний получены кавитационные характеристики трех бустерных турбонасосных агрегатов при различных расходах и температурах жидкого водорода. Результаты испытаний позволили модернизировать математическую модель с учетом особенностей профилировок оседиагональных колес.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассматриваются вопросы моделирования параметров атмосферы для использования в имитационных моделях процесса посадки пилотируемых космических кораблей, а также назначение и роль блока определения внешних условий в общей модели посадки пилотируемого корабля. Приводится обзор исходных данных для моделирования вертикального распределения параметров атмосферы и проблематика их использования, исследуется возможность и целесообразность использования для этих целей данных глобального архива радиозондовых наблюдений Integrated Global Radiosonde Archive, приводится описание, структура и упрощенная методика анализа данных радиозондовых наблюдений. Представлены результаты анализа по предложенной методике, выполненного для двух районов возможной посадки возвращаемого аппарата перспективного пилотируемого транспортного корабля «Федерация», проводится сравнение полученных результатов с номинальными параметрами стандартной атмосферы.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются результаты ускоренных биокоррозионных испытаний образцов двух алюминиевых сплавов, используемых при изготовлении космических пилотируемых объектов, с применением грибов-деструкторов, ранее выделенных с поверхностей на Российском сегменте МКС. Грибы-деструкторы, которыми обрастают конструкционные поверхности, вызывают их биокоррозионное повреждение. Приведена методика экспериментальных исследований образцов из алюминиевых сплавов АМг6 и 1570С с биокоррозионными поражениями, которая позволяет оценить возможные риски, возникающие или могущие возникнуть при внештатных ситуациях, и новые результаты испытаний этих сплавов на механическую прочность и циклическую усталость. Также произведена оценка степени биокоррозионного поражения образцов различными методами, в т. ч. с использованием оптического микроскопа, сканирующей лазерной микроскопии, металлографических исследований, сканирующей электронной микроскопии и томографирования рентгеновским томографом.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты измерения импульса тяги макета импульсного плазменного двигателя при воздействии внешнего магнитного поля на область разряда. Источником напряжения для макета двигателя служит генератор импульсов с магнитным накопителем энергии на 1 Дж и полупроводниковым обострителем тока. Длительность импульса напряжения составляет 60 нс при амплитуде 250 кВ. Приложенное магнитное поле сонаправлено с электрическим полем в разрядном промежутке, достигая 8 мТл в области протекания разряда. Измерения импульса тяги показывают, что при наличии магнитного поля он возрастает с 1,7 до 2,3 мкН-с. Оценки показывают, что в данных экспериментальных условиях электроны в разряде являются замагниченными. Это приводит к увеличению температуры и степени ионизации плазмы, что обусловливает увеличение импульса тяги. Таким образом, параллельное разряду магнитное поле является фактором, способным повысить рабочие характеристики импульсных плазменных двигателей.
Бесплатно
Статья научная
В представленной статье приведены результаты обработки экспериментальных данных, полученных при испытаниях аксиальных тепловых труб в составе теплопередающих элементов в условиях микрогравитации при проведении космического эксперимента «Фазопереход» и при сопровождении космического эксперимента в стендовых условиях. Описаны объекты исследования и экспериментальные установки для проведения испытаний. Рассмотрены типовые графики изменения теплопередающей способности и термического сопротивления тепловых труб при различных условиях подвода тепла к испарительной зоне и отвода от конденсационной зоны. В процессе сравнения результатов обработки наземных и лётных испытаний определено влияние микрогравитации на тепловые и эксплуатационные характеристики тепловых труб. Рассмотрены методики обработки полученных материалов космического эксперимента и методики исключения потерь тепла через теплоизоляцию теплопередающего элемента при проведении стендовых испытаний, даны предложения по дальнейшему использованию полученных научных результатов космического эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Для обеспечения безопасности экипажей пилотируемых транспортных кораблей на участке выведения в случае аварии ракеты-носителя используются реактивные блоки аварийного спасения, задачей которых является экстренное отделение возвращаемого аппарата с космонавтами от ракеты-носителя и увод его на безопасное расстояние. Одновременно ракетный блок аварийного спасения формирует необходимые условия для безударного отделения возвращаемого аппарата и его штатной посадки на земную или водную поверхности. Срабатывание ракетного блока аварийного спасения осуществляется по команде «авария», вырабатываемой системой управления ракеты-носителя в любой точке траектории выведения, начиная с момента старта. Для выбора энергетических характеристик ракетного блока, обеспечения устойчивости и управляемости отделяемого головного блока, включающего в себя ракетный блок аварийного спасения, переходный отсек и возвращаемый аппарат, в автономном полете с работающими и неработающими основными двигательными установками необходимо знание его аэродинамических характеристик в полетном диапазоне значений чисел Маха М∞, углов атаки αп и углов аэродинамического крена φn. При этом наибольшую сложность представляет определение влияния струй двигательных установок ракетного блока на аэродинамические характеристики отделяемого головного блока и газодинамического воздействия струй на поверхность возвращаемого аппарата. Исследование аэродинамических характеристик отделяемого головного блока системы аварийного спасения с работающими двигательными установками представляет собой весьма сложную задачу как в расчетном, так и в экспериментальном плане. В статье представлены результаты численных исследований аэродинамических характеристик отделяемого головного блока системы аварийного спасения создаваемого в России пилотируемого транспортного корабля нового поколения, а также валидации результатов расчетных исследований с использованием экспериментальных данных, полученных на масштабной модели в аэродинамических трубах. Исследования выполнены в диапазоне дозвуковых-гиперзвуковых скоростей полета и переменных значений нерасчетности струй.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектно-исследовательских и опытноконструкторских работ РКК «Энергия» по анализу и подтверждению возможности создания на базе серийного кислородно-углеводородного ракетного двигателя 11Д58М тягой 8,5 тс высокоэкономичного многофункционального двигателя с кислородным охлаждением и оптимальной для разгонных блоков (РБ) тягой 5 тс, выполненного по безгазогенераторной схеме. Многофункциональность двигателя предусматривает введение в его состав дополнительных блоков, обеспечивающих выполнение ряда важных для РБ функций, таких как обеспечение питания двигателя топливом из баков РБ после полета в условиях невесомости, создание управляющих моментов для ориентации и стабилизации РБ на пассивных участках полета, а также автономное управление автоматикой двигателя для его запуска, останова, регулирования при работе и аварийной защиты при нештатном функционировании и др. Замена традиционного охлаждения камеры двигателя высококипящим углеводородным горючим на инновационное кислородное охлаждение позволяет отказаться от колец завесного внутреннего охлаждения и исключить соответствующие потери горючего, а использование газифицированного кислорода в охлаждающем тракте камеры кислорода для привода турбонасосного агрегата - реализовать безгазогенераторную схему двигателя.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы методического обеспечения космического эксперимента «Вектор-Т», планируемого к проведению на Российском сегменте Международной космической станции (РС МКС). Целью проведения космического эксперимента является получение дополнительной информации для совершенствования методов управления движением МКС по данным слежения за траекторией дрейфа калиброванного твёрдого тела внутри герметичного отсека МКС. Приводятся результаты оценки возможных траекторий дрейфа в зависимости от состояния атмосферы Земли, положения подвижных элементов конструкции МКС и положения точки запуска относительно центра масс МКС. Рассматриваются методические вопросы планирования сеансов космического эксперимента, их проведения и обработки результатов.
Бесплатно
Статья научная
Одной из актуальных проблем космической отрасли является обеспечение мягкой посадки на Землю космических возвращаемых аппаратов и ступеней ракет-носителей с целью их повторного использования. Для решения этой проблемы может быть рассмотрен вариант использования парашютной системы с упругим звеном и тандемным разделением груза на две части, соединенные между собой тросом. Статья посвящена определению вязкоупругих свойств текстильного троса экспериментальной установки данной парашютной системы и построению математической модели его деформации при нестационарном механическом нагружении. В эксперименте получен коэффициент вязкого трения для погонной длины шнура, в то время как в литературе исследуются демпфирующие характеристики для образцов определенной длины. Математическая модель разработана в допущении упруговязкой модели Кельвина-Фойгта. Волновые эффекты при ударном воздействии не моделируются. Проведено математическое моделирование процесса опускания груза с параметрами стендового эксперимента. Результаты расчетов с применением экспериментально полученных коэффициентов удовлетворительно согласуются с экспериментом в части значений деформаций и максимальной перегрузки.
Бесплатно
Исследование генераторов капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе
Статья научная
Рассмотрены закономерности функционирования системы генерации капель в составе капельного холодильника-излучателя. Предложена методика определения рабочих параметров генератора капель (размера и скорости частиц, величины их угловой расходимости и т. д.), обеспечивающих устойчивое функционирование капельного холодильника-излучателя при выполнении его целевой функции - обеспечении заданного перепада среднемассовой температуры капельного потока. Предложены модели функционирования генераторов капель различных типов. Модели основаны на обобщении результатов экспериментальной отработки генераторов капель различных типов в условиях микрогравитации, а также на результатах теоретического анализа закономерностей протекания различных капиллярных явлений, связанных с процессами запуска и останова системы генерации капель. Выявлены условия устойчивой работы генераторов капель различных типов. Определены оптимальные параметры работы генераторов капель с плоской фильерой, а также с капиллярной форсункой.
Бесплатно
Исследование и картографирование луны космическими аппаратами и кораблями
Статья научная
Наши знания о лунной топографии значительно улучшились за последние два десятилетия благодаря лазерной альтиметрии и изображениям, полученным с орбитальных космических аппаратов. Рельеф лунной поверхности подробно отображён на Обзорной карте Луны в масштабе 1:13 000 000. Карта составлена на основе цифровой модели рельефа, построенной по данным лазерного высотомера американского космического аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter с разрешением 64 пикселя на градус (0,5 км на пиксель). В дополнение к рельефу, отображённому методом светотеневой отмывки, на карте приведены названия крупных образований Луны на латинском языке, принятом Международным астрономическим союзом, и на русском. Условными знаками на карте обозначены места посадок всех космических аппаратов и пилотируемых кораблей. В статье описаны основные результаты исследований лунной поверхности, выполненных по данным орбитальных и спускаемых аппаратов и кораблей.
Бесплатно
Исследование и оптимизация применения уголковых отражателей для локации космических объектов
Статья научная
Рассмотрены вопросы применения уголковых отражателей для локации космических объектов. Проведена энергетическая оценка зондирующих лазерных пучков с гауссовым распределением плотности энергии. Решена задача многокритериальной оптимизации параметров зондирующих пучков бортовых лазерных локационных систем и качества изготовления уголковых отражателей с использованием множеств Парето, применение которых позволяет избежать неопределенности при выборе значимости критериев.
Бесплатно
Статья научная
Исследована очистка атмосферы Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) вновь разработанными российскими агрегатом АФОТ-М и аммиачным фильтром ФТД-А в случае разгерметизации наружного теплообменника, соединяющего наружный и внутренний контуры системы обеспечения теплового режима на Американском сегменте (АС) МКС. Поскольку давление в наружном контуре значительно больше, чем во внутреннем, в результате попадания аммиака во внутренний контур системы обеспечения теплового режима происходит разгерметизация контура с попаданием аммиака в атмосферу АС МКС и далее - в атмосферу РС МКС. Получены экспериментальные данные по поглощению аммиака разработанным отечественным аммиачным фильтром ФТД-А. Разработана методика расчета очистки атмосферы РС МКС от аммиака и проведена обработка экспериментальных данных, рассчитана длительность очистки атмосферы корабля «Союз» и модулей РС МКС, подтверждена эффективность очистки. Рекомендован метод параллельной работы фильтров для очистки атмосферы модулей с целью эффективного использования поглотителей.
Бесплатно
Статья научная
В статье изложены результаты экспериментальных и численных исследований парного запуска импульсной электронагревной двигательной установки маневрирующего наноспутника с эластичной вытеснительной системой подачи топлива. В качестве рабочего тела использована смесь дистиллированной воды и этилового спирта (40% по массе). Для повышения надёжности силовых ключей, подающих электропитание на автономный нагревательный элемент микродвигателя, исследован парный запуск с предварительным нагревом микродвигателя с подачей напряжения и вторым запуском - без подачи. Для получения верхних (повышенных) значений времени нагрева топлива по сравнению с нагревом в вакууме и минимальных значений времени парного запуска с учётом падения температуры на 70-100 °С для микродвигателя массой ~20 г и потребляемой мощностью 12-15 Вт разработана экспериментальная двигательная установка и проведены экспериментальные исследования в нормальных условиях (в атмосфере). Также проведены теоретические исследования парного запуска двигательной установки для маневрирующих наноспутников массой 8 кг с реализацией запасов характеристической скорости Ухяр = 30 м/с. Основные проектные параметры исследованы для парного запуска при поправочных коэффициентах по временным параметрам и давлению на входе в критическое сечение сопла kf = 1; kf function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье рассмотрен метод алмазного фрезерования высокопрочной керамики на основе карбида кремния (SiC) с наложени ем ультразвуковых колебаний на алмазный инструмент. Сложность процесса механической обработки высокопрочной керамики, применяемой для изготовления деталей авиационной и космической техники, обуславливается её свойствами, такими как высокая твёрдость и хрупкость. В связи с этим в настоящее время не существует отработанной технологии её обработки. Для проведения экспериментов по алмазной обработке необходимой задачей являлось проектирование и изготовление ультразвукового шпинделя (излучателя), позволяющего накладывать на алмазный инструмент ультразвуковые колебания. В процессе проведения предварительных экспериментов было определено влияние режимов резания и ультразвуковых колебаний, накладываемых на алмазный инструмент, на эффективность процесса обработки, оценка которого осуществлялась по следующим параметрам: шероховатость и точность поверхности, производительность процесса обработки.
Бесплатно
Статья научная
На основании технических требований к материалам выбраны высокотемпературные клеи различных производителей (разработчиков) для исследований прочности клеевых соединений при сдвиге. Рассматривались высокотемпературные клеи: эпоксидные К-300-61 и ВК-58, пленочный клей горячего отверждения ВК-36, вспенивающийся клей ВКВ-9, конструкционный клей ЦМК-22-1, эпоксидные металлонаполненные клеи-компаунды Анатерм-201, Анатерм-203, Анатерм-204, Анатерм-216, полиуретановые клеи АДВ-11-1 и АДВ-11-2. Изложены основные этапы технологии изготовления образцов клеевых соединений на основе синтактового композитного материала, углепластика, алюминиевого сплава Д16. Приведены режимы отверждения высокотемпературных клеев. Дано описание подготовки поверхности под склеивание. Приведены результаты экспериментальных исследований. Проведен сравнительный анализ полученных результатов предела прочности клеевых соединений при сдвиге и характера разрушения образцов клеевых соединений при температурах 20, 150, 200 °C.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты экспериментального исследования радиального разгара отверстий в титановых образцах, имитирующих фрагмент оболочки емкости высокого давления, заполненной газообразным кислородом или кислородсодержащим газом. Испытания выявили возможность большого увеличения площади проходного сечения отверстия (в 140-2 250 раз по сравнению с начальным значением) в результате разгара малых сквозных отверстий при истечении через них кислородсодержащего газа с повышенным давлением и позволили определить кажущуюся скорость радиального разгара при различных концентрациях кислорода. Предложенная математическая зависимость размера отверстий в титановой оболочке после их радиального разгара от параметров процесса может представлять интерес для анализа процессов, протекающих в технических системах при некоторых нештатных и аварийных ситуациях.
Бесплатно
