Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 523
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
В статье, на основе проведённого специалистами РКК «Энергия» в инициативном порядке анализа статистических данных по характеристикам большого числа реализованных ракетных блоков отечественных и зарубежных кислородных ракет-носителей (РН) среднего, тяжёлого и сверхтяжёлого классов, приведены сравнительные оценки баллистической эффективности различных типов горючих для ракет ограниченного объёма, т. е. при наличии габаритных ограничений на их конструкцию. Показано, что водород для РН среднего класса типа «Зенит» значительно уступает керосину по баллистической эффективности. Метан близок по баллистической эффективности к керосину, но заметно проигрывает высоко-энергетическим углеводородным горючим (например, «Боктану» или ранее применявшемуся «Синтину»). Анализ, проведённый для кислородной американской РН тяжёлого класса Delta 4 Heavy, использовавшей в качестве горючего водород (ввиду отсутствия в США мощных и экономичных кислородно -керосиновых двигателей), показал, что применение водорода было баллистически неоптимальным.
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
Статья научная
В статье изложены возможные области применения композиционных материалов в конструкциях теплоизлучающих устройств космических аппаратов (КА). Этот интерес вызван усложнением задач, решаемых КА с соответствующим увеличением их энергопотребления и, как следствие, возрастанием массы и габаритов устройств, обеспечивающих отвод в окружающее пространство избыточного тепла, генерируемого агрегатами КА. Одним из путей достижения требуемых массогабаритных характеристик КА служит замена металла в конструкции установки на композиционные материалы, обладающие существенно меньшей плотностью при достаточно высоких прочностных характеристиках. Немаловажное значение имеет также высокая теплопроводность некоторых углеродных материалов, которая может эффективно использоваться в конструкции теплоотводящих устройств КА. На пути реализации всех этих положительных свойств встаёт ряд вопросов, которые следует решить для получения максимального положительного эффекта от использования композиционных материалов.
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
Статья научная
В статье описаны конструкция оранжереи «Витацикл-Т» для проведения космического эксперимента «Отработка конструкции и оптимизация режимов культивирования растений для космической конвейерной оранжереи» на российском сегменте Международной космической станции и технология выращивания листовой китайской капусты в конвейерном посеве в цилиндрических корневых модулях внутри вегетационного модуля в форме спирального цилиндра. Дано обоснование преимуществ цилиндрической компоновки корневых модулей для выращивания растительного конвейера в условиях динамической невесомости и приведены результаты наземных испытаний оранжереи, включая анализ особенностей и проблем при проведении испытаний цилиндрической конвейерной оранжереи в наземном испытательном стенде. В работе представлены основные эксплуатационные показатели при работе с оранжереей (в том числе характеристики работы автоматических регуляторов полива растений «по требованию» и инновационной бортовой системы для приготовления питательного раствора) и намечены пути дальнейшего совершенствования конвейерных оранжерей аналогичной конструкции для использования их в системах жизнеобеспечения межпланетных станций и планетарных баз.
Бесплатно
Контактные силы в аравнениях движения космических аппаратов при стыковке и причаливании
Статья научная
Стыковка и причаливание космических аппаратов представляют собой управляемые механические процессы их сборки на орбите, которые реализуются с использованием активного и пассивного стыковочных агрегатов. Направляющие поверхности агрегатов обеспечивают уменьшение их боковых и угловых рассогласований при сближении. Модели контактного взаимодействия этих поверхностей при стыковке и причаливании можно разделить на два класса. Контакты двух тел (звеньев механизмов и стыковочных агрегатов) с несколькими степенями свободы и соизмеримой массой рассматриваются в первом классе моделей как динамические процессы и описываются дифференциальными уравнениями движения с временно наложенными односторонними ограничениями (связями). Моделирование контактов уравнениями связей приводит к дифференциально-алгебраическим уравнениям и является вычислительно менее эффективным. Описание контактов направляющих поверхностей через их внедрение и контактную жесткость обеспечивает аналогичный результат при высокой гибкости и вычислительной эффективности моделирования...
Бесплатно
Статья обзорная
Контроль окружающей среды внутри космического аппарата необходим для обеспечения безопасности экипажа. Человеку для жизнедеятельности внутри космического аппарата требуется определённая концентрация кислорода и влаги в атмосфере, непревышение критического порога концентрации токсических (вредных) примесей и микропримесей, потребление воды необходимого качества в достаточном для физиологии количестве. Источниками выделения микропримесей в атмосфере гермомодулей космических аппаратов являются как техногенная деятельность, так и жизнедеятельность человека. В зависимости от концентрации и длительности воздействия одно и то же токсическое вещество может вызывать в организме человека различные по степени тяжести нарушения - от головной боли и раздражения отдельных органов до их поражения и расстройства физиологических функций организма. В статье рассмотрены существующие и перспективные анализаторы определения концентрации основных и аварийных газов, а также вредных микропримесей в атмосфере и воде внутри космических аппаратов.
Бесплатно
