Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 478
Статья научная
Статья содержит результаты исследования составляющих гидравлических сил, действующих на золотниковые плунжеры автономных однокаскадных электрогидравлических рулевых машин с двух- и четырёхдроссельным электрогидравлическими усилителями с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами, применяемыми в космических разгонных блоках. Принятыми к исследованию в статье составляющими гидравлических сил, действующих на золотниковые плунжеры электрогидравлических усилителей рулевых машин, являются гидростатические силы и стационарные составляющие гидродинамических сил (гидродинамических сил при стационарных расходах, обтекающих золотниковые плунжеры). Исследования проводятся методами статического анализа с использованием математических моделей оптимизированных рулевых машин. В результате проведённых вычислительных экспериментов устанавливается, что причиной статической неустойчивости рулевой машины с четырёхдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами является стационарная составляющая гидродинамической силы, действующая на золотниковые плунжеры электрогидравлического усилителя, а рулевая машина с двухдроссельным электрогидравлическим усилителем демонстрирует статическую устойчивость. В результате проведённых исследований выявляется, что рулевая машина с четырёхдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами обладает свойством синергизма рабочего процесса, при этом рулевая машина с двухдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами таким свойством не обладает.
Бесплатно
Исследование структурной значимости функциональных элементов сложных многорежимных объектов
Статья научная
В ходе проектирования и создания сложных многорежимных объектов с перестраиваемой структурой, к которым, в частности, относятся бортовые системы малого космического аппарата, при выборе их структурной конфигурации неотъемлемым этапом является оценивание критичности функциональных элементов. Для выявления критичности отказов элементов и подсистем объекта с учётом структурно-функциональных особенностей в зависимости от характера и интенсивности задействования изменяющихся режимов его функционирования предложены интегральные показатели оценивания их структурной значимости. В основу вычисления структурной значимости функциональных элементов положена концепция параметрического генома структуры сложных многорежимных объектов. Приведён иллюстративный пример вычисления структурной значимости функциональных элементов системы управления движением и навигации малого космического аппарата для совместного или раздельного задействования режимов ориентации с равноценной или неравноценной интенсивностью их задействования.
Бесплатно
Статья научная
В работе кратко описаны цели и задачи планируемого космического эксперимента «Солнце-Терагерц» на борту Российского сегмента Международной космической станции. В частности, эксперимент направлен на изучение излучения Солнца в неисследованном терагерцевом диапазоне на частотах 1012…1013 Гц, получение новых данных о терагерцевом излучении Солнца, солнечных активных областях и солнечных вспышках. Представлены краткие описания тестовых стендов и методик проведения испытаний оптического тракта научной аппаратуры «Солнце-Терагерц». Также проведена оценка влияния внешних температурных условий на работу аппаратуры и стабильность получаемых результатов.
Бесплатно
Статья научная
Приводится описание угломерной системы для координатной привязки фотоизображений, получаемых космонавтами с помощью свободно перемещаемой фотокамеры. Показаны результаты отработки предложенных авторами вариантов построения таких систем, созданных на базе малогабаритного датчика компании Xsens Technologies B.V. (Нидерланды), на базе датчика Научно-Производственной Компании «Оптолинк» (г. Москва), ультразвуковой системы компании РУКЭП (г. Москва). Исследование предлагаемых вариантов системы выполняется в рамках космического эксперимента «Визир». Приводится описание устройства разработанных систем, основные технические характеристики, алгоритм вычисления координат центра фотоизображения. Описан новый режим автоматизированного наведения фотоаппаратуры на заданные объекты земной поверхности с помощью голосовых команд. Приведены примеры расчетов, сформулированы направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты экспериментального исследования механизмов возникновения электроразрядных явлений, которые могут происходить в электрических цепях высоковольтных солнечных батарей (СБ) космических аппаратов с электроракетными двигателями (ЭРД). Актуальность работы обусловлена необходимостью защиты высоковольтных СБ космических аппаратов от разрушающего воздействия разрядов, инициированных плазмой ЭРД. В статье показано, что, в зависимости от напряжения и площади открытых электродов СБ, их потенциал относительно потенциала плазмы, генерируемой ЭРД, может иметь как положительные, так и отрицательные значения, соизмеримые с рабочим напряжением СБ. Показано, что на положительно заряженных электродах могут возникать мощные дуговые разряды, сопровождающиеся сильным нагревом электродов и примыкающих к ним диэлектриков. Но даже если разряды не возникают, то через плазму всегда протекают токи утечки, которые снижают выходную мощность СБ. На отрицательно заряженных электродах в плазме ЭРД могут возникать частые микродуговые разряды, которые при определённых условиях могут перерасти в дуговой разряд.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты оценок энергобаллистических характеристик (начальной массы и продолжительности экспедиции) марсианского экспедиционного комплекса на базе ядерной электроракетной двигательной установки в благоприятные и неблагоприятные синодические периоды системы Земля-Марс в интервале 2049-2072 гг., включающем в себя 17-летний цикл. Расчёты проведены с использованием разработанной методики сквозного моделирования, когда задача оптимизации траектории экспедиции включает в себя все участки полёта. Применительно к варианту ограничения скорости входа корабля возвращения в атмосферу Земли не более 12,5 км/с, приведено сравнение показателей энергобаллистической эффективности для марсианского экспедиционного комплекса на базе ядерной электроракетной двигательной установки, ядерного ракетного двигателя и жидкостного ракетного двигателя для благоприятного и неблагоприятного синодических периодов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены программа и результаты физических исследований в международном (пять стран) космическом эксперименте «Обстановка (1 этап)», проведённом на борту Российского сегмента Международной космической станции (МКС) в период с 27.02.2013 по 09.05.2015 г. Описаны методика эксперимента, основанного на использовании метода комбинированной волновой диагностики, научные задачи и состав плазменно-волнового комплекса, предназначенного для долгосрочных мониторинговых измерений электромагнитных параметров ионосферной плазмы и изучения плазменно-волновых процессов, связанных с проявлением в ионосфере солнечно-магнитосферно-ионосферных и ионосферно-атмосферных связей, т. е. параметров космической погоды. Исследования в приповерхностной зоне плазменно-волновых процессов взаимодействия сверхбольшого космического аппарата, каким является МКС, с ионосферой необходимы как для прикладных, так и для фундаментальных геофизических исследований. Электрические и магнитные поля и токи, регистрируемые у поверхности МКС, определяются параметрами окружающей ионосферной плазмы и характером взаимодействия материалов, находящихся на поверхности, с этой средой.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты выполненного в 2010-2013 гг. космического эксперимента «Тест», направленного на изучение состояния внешней поверхности модулей Российского сегмента Международной космической станции (МКС). Цель эксперимента - определение предпосылок и возможных механизмов возникновения и развития деструктивных процессов на поверхности МКС. Космический эксперимент «Тест» включал две фазы исследований: орбитальную и наземную. Задача орбитальной - отбор проб газопылевых осадков, выпавших на поверхность станции из окружающей среды, и мелкодисперсных продуктов деградации конструкционных материалов, вызванной воздействием космических излучений, процессов коррозии, бомбардировкой частицами космического мусора и др. Впервые в исследованиях космического пространства космонавтом-оператором в процессе внекорабельной деятельности произведен отбор проб в контейнер-моноблок с пробоотборником. Такие контейнеры поддерживаются стерилизованными и гермоизолированными в течение всего эксперимента, включая доставку на Землю. Задача наземной фазы - проведение токсикологического, физико-химического, микробиологического и молекулярного анализов проб. Уникальные результаты анализа - обнаружение жизнеспособных микроорганизмов в открытом космосе на внешней поверхности МКС - определяют целесообразность продолжения и расширения исследований экологического состояния космических объектов, позволяют ставить вопрос о границе распространения биосферы Земли, а также обсуждать на основе экспериментальных предпосылок как гипотезу панспермии, так и идею рассеивания живого вещества из биосферы Земли в межпланетное пространство.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты создания итерационных методов расчёта мгновенных значений параметров течений потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, в зазорах предохранительных и переливных клапанов, в каналах и трубопроводах рулевых машин ракетных блоков. Получение мгновенных значений параметров течений потоков жидкости в указанных элементах необходимо на каждом шаге при численном интегрировании дифференциальных уравнений математической модели рулевой машины при расчётах динамических характеристик и после каждой итерации при итерационных методах расчёта её статических характеристик. Трудность определения точных значений расходов и других параметров на каждом шаге интегрирования или на каждой итерации заключается в некоторой неопределенности, обусловленной тем, что значения расходов и безразмерных параметров течения потоков опосредованно (через число Рейнольдса) выражаются, в конечном итоге, сами через себя. Решение систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений рассматриваемых методов возможно с помощью модифицированного итерационного метода Зейделя.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки и исследования итерационных методов статического анализа двухдроссельной электрогидравлической рулевой машины, а именно - методов расчета ее статических характеристик (силовой и скоростной) с учетом параметров местных гидравлических сопротивлений, позволяющих проводить расчеты при различных значениях напряжения питания и температуры с заданной погрешностью вычислений и за минимальное время. Предлагаемые методы основаны на решении систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений математических моделей рулевой машины, описывающих ее статические режимы работы. В основу разработки методов статического анализа рулевой машины положены методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов, итерационные методы расчета параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах, результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины, а также модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Приводятся результаты апробации разработанных итерационных методов статического анализа такой рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки и исследования итерационных методов статического анализа четырехдроссельной электрогидравлической рулевой машины, а именно, методов расчета ее статических характеристик (силовой и скоростной) с учетом параметров местных гидравлических сопротивлений, позволяющих проводить расчеты при различных значениях напряжения питания и температуры. Предлагаемые методы основаны на решении систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений математических моделей рулевой машины, описывающих ее статические режимы работы. В основу разработки методов статического анализа рулевой машины положены методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов, итерационные методы расчета параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах, результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины, а также модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Приводятся результаты апробации разработанных итерационных методов статического анализа такой рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты работы электроракетных двигательных установок на борту двух телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» в течение десяти лет. Приводится описание двигательных установок и их основных составляющих: электроракетных тяговых модулей, обеспечивающих установку космических аппаратов в рабочие точки на геостационарной орбите и удержание в точке стояния; аппаратуры питания и управления, состоящей из блока электропитания и блока автоматики тяговых модулей. Анализируются режимы эксплуатации двигательных установок, особенности работы тяговых модулей и аппаратуры питания и управления при стационарной работе, переходных процессах - при запуске (выходе на режим номинальной мощности) и кратковременных бросках тока анода, характерных для электроракетных двигателей с керамической разрядной камерой. Показана стабильная работа двигательных установок в течение более десяти лет с наработкой на тяговых модулях более 1 100 ч при -2 500 включениях. Приводятся результаты постоянного анализа тяги тяговых модулей по методологии, разработанной РКК «Энергия». Показана неизменность величины тяги за десять лет эксплуатации.
Бесплатно
К 20-летию запуска на орбиту российских телекоммуникационных спутников связи «Ямал-200»
Статья научная
ОАО «Газком» (сейчас - АО «Газпром космические системы») осуществляет космическую деятельность в области создания и эксплуатации телекоммуникационных и геоинформационных систем. Оно создало, эксплуатирует и развивает систему спутниковой связи «Ямал», в которую входит геостационарный спутник связи «Ямал-200», эксплуатация которого на орбите продолжается уже 20лет. В статье изложены основные достижения и результаты деятельности группы инициативных специалистов и разработчиков ОАО «Газком» и НПО «Энергия», стоявших у истоков разработки и создания современной отечественной телекоммуникационной системы.
Бесплатно
К вопросу идентификации проектных параметров наноспутника в процессе полёта
Статья научная
В работе рассмотрена проблема формирования области применимости процедуры идентификации вектора проектных параметров наноспутника в процессе лётно-конструкторских испытаний. Вектор проектных параметров включает в себя безразмерные коэффициенты инерции и конструктивный коэффициент аэродинамического момента. Выбор состава вектора проектных параметров обусловлен их чувствительностью к изменениям конфигурации и массы наноспутника в процессе полёта. Представлены результаты статистического моделирования, позволяющие сформировать требования к бортовым измерительным средствам типового наноспутника, времени накопления выборки измерений, а также к бортовой математической модели динамики его углового движения. Для проведения моделирования была составлена модель проектно-баллистических характеристик типового наноспутника. Процедура идентификации вектора проектных параметров строилась на обработке измерительной информации, получаемой от двух измерительных средств - магнитометра и датчика угловой скорости. Статистическое моделирование было проведено для разных этапов реализации космической миссии (этап отделения от носителя и этап штатного функционирования). Выбран наиболее адекватный закон распределения погрешностей идентификации параметров наноспутника (логнормальный закон распределения). Получены аналитические зависимости параметров закона распределения в зависимости от типа и характеристик измерительных средств и времени накопления выборки измерений для типового наноспутника формата 3U. Эти зависимости могут быть использованы как на предварительном этапе проектирования наноспутника, так и на этапе оперативного формирования полётного задания для уже созданного наноспутника.
Бесплатно
К вопросу о выборе проектных параметров перспективной ракеты-носителя среднего класса
Статья научная
В работе рассматривается возможность увеличения массы полезного груза, выводимого перспективной двухступенчатой ракетой-носителем на низкую околоземную орбиту, путём оптимизации проектных параметров второй ступени. Путём изменения начальной массы и тяги второй ступени (с учётом соответствующего изменения массы конструкции) определена зависимость массы полезного груза от начальной массы и тяги второй ступени ракеты-носителя, найден максимум массы выводимого полезного груза. Проведён анализ дальностей районов падения отделившейся первой ступени для заданного диапазона сочетаний массы и тяги второй ступени ракеты-носителя. Определена возможность попадания отделившейся первой ступени ракеты-носителя с оптимальным вариантом второй ступени в заданный район падения. Инструментом исследований является проведение баллистических расчётов.
Бесплатно
К проекту освоения луны: некоторые инженерно-психологические и медицинские проблемы
Статья научная
Предложения, подготовленные Рабочей группой Роскосмоса и РАН по интеграции программ использования автоматических и пилотируемых средств освоения Луны, вызывают активную дискуссию среди ученых и специалистов космической отрасли. Представлен ряд направлений, связанных с инженерно-психологическими и медицинскими аспектами плана освоения Луны. К ним относятся: разработка эффективных средств профилактики неблагоприятного воздействия на восприятие и сенсомоторные навыки оператора лунной базы сочетанного влияния перегрузок и невесомости в полете к Луне, а затем длительного воздействия лунной, сниженной по отношению к земной, гравитации; расчет параметров обитаемости лунной базы: оптимального персонального пространства, освещенности, размещения функциональных зон, решение вопросов обеспечения условий для работы и рекреации, коммуникации, психологической поддержки с Земли; создание тренажеров, человеко-машинного интерфейса, средств мониторинга деятельности роботов, позволяющих оператору, находящемуся на большом удалении (при наличии задержки прохождения сигнала) с высокой надежностью и оптимальной «психофизиологической ценой» управлять сложными машинами, созданными на основе современных информационных технологий; разработка медико-психологических критериев отбора и подготовки операторов находящегося на окололунной орбите космического комплекса и лунной базы. Обоснована необходимость совместных работ космических инженеров и медиков в указанных направлениях.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются материалы о развитии стендовой базы Научно-испытательного центра ракетно-космической промышленности и вопросы повышения эффективности и безопасности экспериментальной отработки перспективных двигательных установок средств выведения на криогенных компонентах топлива для исследования объектов ближнего и дальнего космоса. Показано, что наиболее опасными являются испытания двигателей и двигательных установок на компонентах кислород, метан и водород. Они могут сопровождаться разгерметизацией топливной системы при нештатных ситуациях - аварийных выбросах компонентов, взрывах и пожарах. Приведены результаты расчёта избыточного давления во фронте ударной волны в зависимости от массы выброса водорода и коэффициента его участия во взрыве. Сформулированы специальные и дополнительные меры безопасности испытаний двигателей и двигательных установок на испытательном стенде.
Бесплатно
Керосин или водород? Сравнительный анализ разгонных блоков
Статья научная
В статье на базе статистических данных по реализованным или детально проработанным конструкциям кислородно-керосиновых разгонных блоков (РБ) РКК «Энергия» для ракет космического назначения и проектам кислородно -водородных РБ РКК «Энергия» и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева показана возможность простых проектных оценок конечных масс новых вариантов РБ на этих топливах в зависимости от их рабочего запаса. Выявлена некорректность использования для сравнения РБ по их энергетическим возможностям аналогичных статистических зависимостей, основанных на использовании объединённых данных для РБ и ракетных блоков ступеней ракет космичес кого назначения. Показана неэффективность использования водорода для отечественных РБ двухступенчатой разгонно-тормозной системы пилотируемого лунного комплекса.
Бесплатно
Статья научная
Стыковочный механизм типа «штырь-конус» около 40 лет применяется для стыковки российских кораблей и модулей. Предлагается его новая кинематическая схема для снижения динамических контактных нагрузок и возможности стыковки к пассивным портам с различной конфигурацией приемных конусов. Новый механизм отличается от существующего следующими основными особенностями. Двухступенчатая фрикционная муфта используется вместо пружины и электромагнитных тормозов в осевом демпфере. Универсальный шарнир подвижного корпуса перемещен в основание стыковочного механизма, а ориентация пружин и электромагнитных тормозов бокового демпфера изменена в соответствии с этим новым положением. Рычаги выравнивания существующего механизма заменены ограничителем, перемещающимся вдоль продольной оси подвижного корпуса. Новый стыковочный механизм предназначен, прежде всего, для перспективного пилотируемого корабля, а также других кораблей и модулей.
Бесплатно
Командно-программное управление полетом Российского сегмента МКС
Статья научная
В процессе реализации программы полета космического аппарата (КА) требуется передавать управляющие воздействия его бортовым системам с Земли. Традиционно выдача управляющих воздействий осуществляется из трех источников: Центр управления полетами, бортовой комплекс управления, экипаж (для пилотируемых КА). Данная статья посвящена решению задач командно-программного управления полетом Российского сегмента Международной космической станции со стороны наземного комплекса управления. Командно-программное управление КА - это реализация запланированных операций КА с использованием командной радиолинии и бортового комплекса управления КА. Под операциями в данном случае можно понимать совокупность управляющих воздействий на КА, «объединенных единым замыслом и направленных на достижение заданной цели». Для того чтобы реализовать полетную операцию, необходимо решить ряд задач командно-программного управления. В данной статье мы уделим основное внимание следующим задачам: формирование массивов командно-программной информации для реализации полетных операций, верификация командно-программной информации на математической модели бортового комплекса управления.
Бесплатно
