Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
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
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
Компьютерная методика выбора параметров механизма защёлок периферийного стыковочного агрегата
Статья научная
При разработке отечественного периферийного стыковочного агрегата, соответствующего Международному стандарту систем стыковки, возникла задача уменьшения габаритов механизмов защёлок, обеспечивающих сцепку. В статье описан принцип работы этих механизмов. Предложена методика, позволяющая выбрать такое расположение их шарниров, при котором звенья находятся внутри заданной области в процессе функционирования. Для формирования различных вариантов расположения шарниров используется равномерная ЛПт-последовательность. Описан способ оценки максимальных нагрузок, действующих на звенья. Показано, что уменьшение габаритов существующего механизма защёлок возможно только при увеличении несущей способности звеньев. Предложенная методика является частью программного инструмента, автоматизирующего проектирование нового механизма защёлок.
Бесплатно
Компьютерное моделирование активной фазированной антенной решетки
Статья научная
Рассматривается актуальность проектирования активных фазированных антенных решеток для гарантированного решения целевой задачи обеспечения подвижной спутниковой связи, приводится математическое, численное и электродинамическое моделирование активных фазированных антенных решеток.
Бесплатно
Статья научная
Для обеспечения мягкой посадки возвращаемого аппарата проектируемого РКК «Энергия» пилотируемого транспортного корабля нового поколения планируется использование парашютно-реактивной системы посадки. Посадочная твердотопливная двигательная установка срабатывает непосредственно у земли на высоте 5-10 м. Струи двигательной установки оказывают влияние на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата на этом участке движения и воздействуют на посадочную поверхность. Сопла посадочной твердотопливной двигательной установки имеют нетрадиционную форму - прямоугольное критическое сечение переменной площади со сложной формой входного участка и косой срез выходного сечения. Течение в таких соплах мало изучено и требует проведения специальных исследований. Для определения влияния струй посадочной твердотопливной двигательной установки на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата и их воздействия на посадочную поверхность в рамках компьютерного моделирования планируется использование программного пакета FloEFD. В соответствии с принятой РКК «Энергия» практикой компьютерного моделирования, промышленным расчетам предшествует проведение тестовых расчетов, подтверждающих целесообразность использования пакета для решения данной задачи. Для тестирования пакета FloEFD на предмет возможности его использования для исследования течения в соплах посадочной твердотопливной двигательной установки выбрана задача расчета истечения затопленной холодной сверхзвуковой струи воздуха из осесимметричного конического сопла. В статье приводятся результаты расчетов и их сравнение с данными экспериментальных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено совместное решение задачи определения аэродинамических характеристик и относительного движения возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера при их разделении, выполненное инжиниринговой компанией «ТЕСИС» и РКК «Энергия» с использованием компьютерного (математического) моделирования на базе программного комплекса FlowVision. Задача решалась применительно к возвращаемому аппарату перспективного транспортного корабля, разрабатываемому РКК «Энергия». Исследовано влияние на процесс разделения начальных значений кинематических параметров возвращаемого аппарата (скорость и высота полета, углы атаки и крена, угловые скорости), усилий толкателей крышки, фала вытяжного парашюта и других факторов. Выявлены критические значения параметров, при которых возможны соударения возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера. Даны рекомендации по выбору оптимальных размеров и структуры расчетной сетки, а также шага интегрирования по времени для получения удовлетворительной сходимости при решении задач подобного рода. Для отдельных исследованных режимов представлены зависимости изменения по времени коэффициентов аэродинамических сил и моментов возвращаемого аппарата и крышки люка парашютного контейнера, изменения относительных координат центра масс крышки люка в процессе разделения и ее кинограммы движения, позволяющие проследить влияние на траекторию движения начальных значений варьируемых параметров. Установлено, что неустойчивость течения около возвращаемого аппарата, характерная для этих режимов обтекания (М ∞~0,6...0,8; α = 10...30°), и возникающая при этом асимметрия течения, а также начальная угловая скорость вращения аппарата вокруг продольной оси обусловливают появление поперечной силы, моментов крена и рыскания и, как следствие, пространственное движение крышки люка парашютного контейнера с выходом траектории ее движения из плоскости угла атаки возвращаемого аппарата.
Бесплатно
