Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 466
Статья научная
В рамках космического эксперимента «Ураган» на борт Российского сегмента Международной космической станции доставлена научная аппаратура «Фотоспектральная система». С целью отработки методов съемки и синхронного селективного спектрометрирования участков земной поверхности данной научной аппаратурой была проведена серия синхронных трехуровневых экспериментов. В статье приведено описание аппаратуры «Фотоспектральная система» и некоторые результаты анализа данных, полученных с борта Российского сегмента Международной космической станции в ходе проведения летной отработки аппаратуры.
Бесплатно
Малый космический аппарат с магнитным парусом на высокотемпературных сверхпроводниках
Статья научная
Предлагается создание малого космического аппарата (МКА) для проведения эксперимента по использованию высокотемпературных сверхпроводников и материалов с памятью формы. Целью эксперимента является проверка технологической возможности создания сильного магнитного поля на МКА с помощью высокотемпературных сверхпроводников с использованием материалов с памятью формы для раскрываемых конструкций большой площади, а также исследование взаимодействия магнитного поля с плазмой солнечного ветра и возникающего при этом силового воздействия на МКА. Данная статья носит дискуссионный характер и позволяет по-новому взглянуть на возможность применения новых технологий в космической технике.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели динамики двухприводной электромеханической рулевой машины системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя пилотируемого транспортного корабля. В основу разработки математической модели рулевой машины положены математическая модель магнитоэлектрического двигателя (электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов), а также математические модели электромеханических приводов и систем. В статье проводится декомпозиция рулевой машины на составляющие функциональные элементы, и разрабатываются уравнения для момента инерции присоединённых к валам магнитоэлектрических двигателей подвижных частей рулевой машины, полного момента сопротивления вращению валов магнитоэлектрических двигателей и КПД редуктора. Выполняется агрегирование нелинейной математической модели динамики двухприводной электромеханической рулевой машины. Приводятся результаты апробации разработанной математической модели динамики такой рулевой машины для варианта её эксплуатации с функционированием одного из магнитоэлектрических двигателей и нахождением второго магнитоэлектрического двигателя в «холодном» резерве и для варианта её эксплуатации с функционированием обоих магнитоэлектрических двигателей. Расчётные графики переходных характеристик и данные экспериментов имеют расхождение менее 3%, что указывает на корректность разработанной математической модели двухприводной электромеханической рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Новый периферийный стыковочный механизм входит в состав стыковочного агрегата, проект которого соответствует международному стандарту систем стыковки (IDSS). Кинематика механизма основана на платформе Гью-Стюарта. Для преобразования энергии сближения космических аппаратов используются пружинные механизмы, но традиционное демпфирование заменено накоплением энергии, поэтому конструкция содержит новые устройства. Математическая модель динамики стыковочного механизма, описанная в данной работе, учитывает все его основные особенности - кинематику, инерцию и формирование внутренних активных сил отдельными устройствами. Вместе с уравнениями динамики космических аппаратов и алгоритмами анализа контактного взаимодействия стыковочных агрегатов она входит в математическую модель стыковки, которая используется для анализа кинематики и динамики этого процесса от первого контакта до завершения стягивания.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы передачи, приема, преобразования и потребления энергии лазерного и СВЧ-излучений с Земли или космических энергетических станций. Предложена классификация перспективных систем дистанционного электропитания космических аппаратов (КА). Рассмотрена целесообразность применения дистанционного электропитания КА в различных случаях эксплуатации космической техники. Поставлена задача оценки возможностей существующих систем электроснабжения КА по приему и преобразованию излучения от дополнительных источников. Проведен анализ критериев качества импульсного или быстро меняющегося поступления энергии в систему электроснабжения КА. Рассмотрены структуры типовых каналов электропотребления системы электроснабжения КА. Описана эквивалентная схема замещения приемников импульсного или быстро меняющегося излучения. Предложена математическая модель канала электропотребления при неравномерном режиме поступления энергии на фотоэлектрические преобразователи. Представлены результаты математического моделирования, и проведен их анализ.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели динамики цифровой релейной системы управления вектором тяги жидкостного ракетного двигателя пилотируемого транспортного корабля. В основу разработки математической модели системы положены математические модели магнитоэлектрического двигателя (электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов) и двухприводной электромеханической рулевой машины, а также математические модели электромеханических приводов и систем. В статье проводится декомпозиция цифровой релейной электромеханической системы на составляющие функциональные элементы. Проводятся расчёты параметров составляющих функциональных элементов системы. Выполняется агрегирование нелинейной математической модели динамики цифровой релейной электромеханической системы. Приводятся результаты апробации разработанной математической модели динамики такой цифровой релейной электромеханической системы для варианта её эксплуатации с функционированием одного из магнитоэлектрических двигателей рулевой машины и нахождением второго магнитоэлектрического двигателя в «холодном» резерве и для варианта её эксплуатации с функционированием обоих двигателей.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки математической модели магнитоэлектрического двигателя постоянного тока рулевой машины жидкостного ракетного двигателя. В соответствии с теорией электрических машин, в математической модели рассматриваемого электродвигателя применяется единый электромагнитный коэффициент. Показывается, что повысить точность математической модели электродвигателя возможно путём применения вместо одного единого электромагнитного коэффициента двух различных коэффициентов математической модели: коэффициента электромагнитной скоростной связи и коэффициента моментной характеристики. Разрабатываются и предлагаются методы идентификации параметров математической модели магнитоэлектрического двигателя постоянного тока, имеющего естественную и искусственную статические характеристики, включающие определение его экспериментальных статических характеристик, вычисление значений параметров статических характеристик методом линейной регрессии и вычисление значений параметров математической модели электродвигателя по предлагаемым формулам.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена совокупность математических моделей, необходимая для формализации задачи параметрического синтеза энергодвигательного комплекса системы транспортно-технического обеспечения орбитальной группировки космических аппаратов. Представлена классификация математических моделей энергодвигательных комплексов и их наиболее характерные примеры. Использование разработанных моделей позволяет формализовать и решить задачу оптимизации проектных параметров энергодвигательных комплексов системы транспортно-технического обеспечения с учетом неопределенности исходной информации.
Бесплатно
Математическое моделирование выпуска тросовой системы из вращающегося центрального тела
Статья научная
В статье исследуется задача выпуска весомого троса, представляющего часть полотнища круглого солнечного паруса в уложенном состоянии, под действием центробежных сил инерции. Аналитическим путем находится угол наклона квазистационарной формы троса при выпуске с постоянной скоростью. Рассматриваются различные способы выпуска троса: при постоянной скорости, при равномерно убывающей скорости и при скорости, обеспечивающей постоянное отклонение конца троса от радиального направления. Рассматриваются преимущества и недостатки каждого из способов выпуска. Основное внимание уделяется минимизации возмущающего воздействия троса на центральное вращающееся тело, из которого выпускается сложенное полотнище паруса. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем первоначального этапа раскрытия солнечных парусов на космических платформах с большими вращающимися солнечными парусами.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведено математическое моделирование динамики контура управления ориентацией космического аппарата дистанционного зондирования Земли в процессе проведения съемок. Аппарат предназначен для осуществления съемок полосы вдоль трассы полета, стереосъемок, площадных и коридорных съемок под углом к трассе полета. Для обеспечения высокой маневренности аппарата в процессе съемок предполагается, что в контуре управления в качестве исполнительных органов используются двухстепенные силовые гироскопы. Проведены исследования возможностей выполнения данным аппаратом серий площадных и коридорных съемок. В контуре управления ориентацией были выбраны параметры управления, обеспечивающие заданные технические характеристики. Результаты моделирования подтвердили возможность выполнения аппаратом данных видов съемок и обеспечение заданных точностных характеристик.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлено описание трёх модулей математического моделирования из программного комплекса расчёта энергобаланса, созданного для решения задачи прогнозирования энергобаланса космических аппаратов. Программный комплекс применён для расчёта энергобаланса многоцелевого лабораторного модуля на автономном участке его полёта. Программный комплекс состоит из четырёх модулей. Модуль исходных данных представляет собой реляционную базу данных, включающую в себя описание бортовых систем, состоящих из приборов и агрегатов, потребляющих электроэнергию, и циклограмму их работы. Остальные три модуля являются математической моделью для определения необходимых в расчёте параметров: баллистических, энергопотребления бортовых систем, энергоприхода от солнечных батарей с учётом изменяющейся ориентации изделия и уровня запаса электрического заряда аккумуляторных батарей для режимов функционирования многоцелевого лабораторного модуля на этапах предстартовой подготовки, выведения, автономного полёта, причаливания и стыковки.
Бесплатно
Международная космическая станция - крупнейший международный космический проект
Статья научная
В статье описана история международного сотрудничества по проекту Международной космической станции (МКС). Описана история развёртывания станции и изменения, внесённые в её конфигурацию. Приведены основные трудности при взаимодействии по проекту. Описаны ключевые решения, принятые в ходе выполнения программы. Подчёркивается огромное значение программы МКС для российской космонавтики.
Бесплатно
Международное сотрудничество в сфере пилотируемых полетов. Часть 1. Исторический обзор
Статья научная
Рассмотрены история, особенности и основные результаты международного сотрудничества в сфере пилотируемых космических полетов, включая проект «Аполлон-Союз», орбитальные станции «Салют» и «Мир», и роль в этом процессе РКК «Энергия». Подчеркивается, что в программе «Аполлон-Союз» были выработаны основные положения международного сотрудничества, которые сохранились в течение более чем сорока лет. Многому научились при полетах на космических кораблях «Союз» интернациональных экипажей на советские орбитальные станции «Салют-6» и «Салют-7». На основе двусторонних соглашений наиболее крупные совместные программы выполнялись с Индией, Францией, США и Германией. Приведены результаты беспрецедентной международной программы работ и исследований на российском пилотируемом орбитальном комплексе «Мир» в течение 15-летнего полета станции и использования этого опыта при разработке Международной космической станции. Описаны результаты и опыт сотрудничества с США по программам «Мир-Shuttle» и «Мир-NASA» в тяжелые для России 90-е годы прошлого столетия. Ключевые слова: пилотируемая космонавтика, пилотируемые корабли, орбитальные станции, международное сотрудничество, научные эксперименты, «Аполлон-Союз», «Салют-6», «Салют-7», «Мир», «Мир-Shuttle», «Мир-NASA».
Бесплатно
Статья научная
Обсуждаются вопросы международного сотрудничества при создании и эксплуатации Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). Рассматриваются история проекта и структура совместных органов управления. Рассказывается о решении международно-правовых вопросов, включая проблемы собственности и распределения ресурсов в контексте сложностей финансирования отечественной пилотируемой программы в 1990-е и начале 2000-х гг. Описан ход выполнения программы, отмечается, что Россией выполняются все принятые на себя международные обязательства. Подчеркивается роль РКК «Энергия» в обеспечении доставки экипажей и грузов на МКС после прекращения полетов транспортных кораблей США - Space Shuttle. Показаны результаты сотрудничества и примеры взаимовыручки партнеров, трудности формирования сегментов и договоренности о продлении функционирования МКС. Дан краткий анализ научных программ, выполненных совместно с зарубежными коллегами.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается метод адаптивного планирования грузопотока для Российского сегмента Международной космической станции. Метод реализован в мультиагентной системе интерактивного построения программы полета и плана грузопотока и базируется на итерационном алгоритме повышения удовлетворенности агентов грузов и полетов, позволяющем эволюционным путем строить последовательности предпочтительного размещения грузов по полетам. В статье показывается, что разработанный метод позволяет решать сложные задачи планирования за счет самоорганизации агентов грузов и агентов полетов, выполняющих переговоры для нахождения и идущих на уступки для согласования баланса интересов в режиме работы по событиям в реальном времени, как это делают опытные специалисты (проектанты).
Бесплатно
Статья научная
Во время создания двигательных установок ракет-носителей для подтверждения результатов проектирования автономная отработка элементов систем топливоподачи производилась на специально созданных экспериментальных установках, оснащённых необходимыми средствами измерений. В настоящей статье в качестве примера подобных работ изложен опыт автономной отработки рабочего наддува топливных баков. При испытаниях на созданных экспериментальных установках проведена отработка тепло -массообменных процессов с имитацией расчётных режимов рабочего наддува топливных баков, заправленных кислородом и водородом. В результате этих испытаний обоснованы выбор рабочих тел в качестве газа наддува, конструкция и характеристики ввода газа в топливные баки, метод оценки эффективности процесса наддува. Получены эмпирические зависимости, использованные в качестве граничных условий в моделях для практических расчётов по уточнению режимов и оценке эффективности системы топливоподачи двигательных установок. Обращено внимание на необходимость использования для отработки систем топливоподачи с применением компьютерного моделирования результатов подобных ранее выполненных работ при создании перспективных ракетных двигательных установок.
Бесплатно
Метод и средства определения коэффициентов теплопереноса в органических жидкостях и растворах
Статья научная
В статье представлены метод, средства и разработанный алгоритм экспериментального определения коэффициентов теплопереноса в органических жидкостях и растворах. Актуальность работы определяется проблемой разработки авиационной и ракетно-космической техники нового поколения. В связи с этим усовершенствован импульсный метод определения коэффициентов теплопереноса, построенный на использовании пленочного датчика микронной толщины. Модифицирована схема измерений. Построена математическая модель датчика измерений. Разработаны алгоритмы проведения эксперимента и обработки результатов измерений для определения коэффициентов теплопереноса. Проведен анализ погрешностей эксперимента. Приведены результаты экспериментальных исследований некоторых органических жидкостей. Авторы считают, что материал, изложенный в статье, найдет применение в исследованиях, проводимых в НИИ, конструкторских бюро и образовательных учреждениях, среди научных работников, аспирантов и студентов.
Бесплатно
Статья научная
Успешное выполнение полетного задания автоматическим космическим аппаратом (АКА) как в номинальных условиях работы, так и при возникновении расчетных и нерасчетных нештатных ситуаций возможно путем обеспечения живучести бортовой системы (БС) АКА. Анализ современных методов оценивания показателей живучести БС АКА при управлении их конфигурацией и реконфигурацией в условиях возникновения расчетных аварийных полетных ситуаций, широко используемых в ходе проектирования и создания указанных АКА, показал, что данные методы неприемлемы для оценивания показателей живучести БС АКА при возникновении нерасчетных нештатных полетных ситуаций. Это требует разработки концептуально новых методологических и методических основ оценивания структурной живучести конфигураций БС АКА, учитывающих степень участия функциональных элементов (ФЭ) и подсистем БС в технологических операциях управления АКА при различных сценариях реализации программы полета. В статье предлагается оригинальный подход к оцениванию структурно-технологической живучести БС АКА, основанный на нечетком гиперграфовом формальном представлении технологических операций управления ориентацией АКА, в котором ребра соответствующего гиперграфа соединяют ФЭ и подсистемы БС, обеспечивающие реализацию того или иного конкретного процесса управления. В статье также показано, как для количественного оценивания показателей структурно-технологической живучести заданной конфигурации БС АКА можно использовать результаты дифференцирования нечеткого гиперграфа, которые в наглядной форме можно представить в виде нечеткого графа технологической независимости ФЭ БС. Приведенный подход позволяет провести анализ влияния ФЭ на БС, выявить наиболее критичные элементы, обладающие наименьшей технологической независимостью в условиях реализации программы полета, что можно использовать для обоснования требуемого уровня структурно-функциональной избыточности элементов и подсистем АКА, вводимых на различных этапах его жизненного цикла.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены подходы к моделированию операций внекорабельной деятельности на поверхности других космических объектов (небесных тел) с применением технологий виртуальной реальности и систем моделирования микро- и гипогравитации путём механического обезвешивания оператора. Описаны применяемые в мировых космических агентствах комплексы-симуляторы, а также опыт ИМБП РАН в реализации данного направления разработок и исследований. Представлен специально разработанный авторами статьи и апробированный в рамках исследований иМбП РАН подход к моделированию операций внекорабельной деятельности с целью изучения психофизиологических аспектов данных операций с учётом воздействия гипогравитации, основанный на применении технологий виртуальной реальности и стендов адаптивного обезвешивания.
Бесплатно
Метод определения звукоизолирующих свойств локально реагирующих материалов in situ
Статья научная
В статье представлен новый метод определения звукоизоляции на основе облучения исследуемого материала точечным источником звука и измерения акустического поля непосредственно над исследуемым материалом с помощью микрофлоуна, позволяющего одновременно регистрировать давление и скорость, и акустического давления на жёстком основании, на котором расположен материал. Требование локальной реакции материала исходит из ограничений метода переходных матриц, который используется для расчёта звукоизоляции. Ввиду того, что материал не требует специальной обработки, а измерения проводятся в условиях естественного расположения материала на жёсткой стенке, такой метод исследования принято называть in situ (проводимый на месте). Результаты испытаний на таких материалах, как авиационный поролон и «Ламкотек», показали хорошее согласование полученных предложенным методом кривых звукоизоляции с экспериментальными данными, полученными в импедансной трубе, и теоретическими расчётами звукоизоляции материалов в области частот локальной реакции материалов. Следует отметить, что предложенный метод значительно лучше аппроксимирует кривую звукоизоляции материалов по сравнению с экспериментальными данными, полученными методом двух нагрузок в импедансной трубе, что объясняется отсутствием в материале сдвиговых волн, которые проявляются при зажатии материала между стенками трубы для обеспечения герметичности, в чём и состоит основное преимущество методов in situ.
Бесплатно
