Баллистика, аэродинамика, механика полета, прочность, исследование космоса. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
Аэрогазодинамика ракетно-космического комплекса «Морской старт»
Статья научная
Одним из ключевых моментов при создании комплекса «Морской старт» было решение вопросов аэродинамики ракеты космического назначения «Зенит-3SL», стартующей со стартовой платформы в условиях качки и ветрового воздействия, и определение силовых, тепловых и акустических воздействий на стартовую платформу от струй маршевого двигателя ракеты-носителя.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы выбора условий нагружения ракеты космического назначения «Зенит-3SL» в составе комплекса «Морской старт» с целью минимизации доработок конструкции ракеты-носителя «Зенит» и разгонного блока типа ДМ. Показаны подход к решению проблем выбора условий нагружения и принятые при этом решения. Большое количество пусков при различных условиях окружающей среды подтвердило правильность выбора условий нагружения ракеты космического назначения «3eнum-3SL».
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
Микровозмущения на Международной космической станции
Статья научная
Приводятся результаты анализа микровозмущений на Международной космической станции (МКС) для различных режимов полета. Рассмотрен уровень микровозмущений на МКС при фоновой обстановке, действиях экипажа и динамических операциях.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность безопасного пуска термоэмиссионного реактора-преобразователя космической ядерно-энергетической установки на орбите в присутствии источника нейтронов, формируемого естественным космическим излучением. Учитывается, что вдоль трассы полета космического аппарата с ядерно-энергетической установкой на борту по орбите потоки протонов космического излучения имеют большую неравномерность. Показана принципиальная возможность физического пуска реактора на круговых орбитах высотой 1 200 и 1 500 км.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача определения углового движения транспортного грузового корабля «Прогресс» по телеметрической информации об угловой скорости корабля и параметрах электрического тока солнечных батарей. Приведены результаты определения вращательного движения кораблей «Прогресс М-11М», «Прогресс М-13М» и «Прогресс М-14М» в режиме одноосной солнечной ориентации. Полученные результаты позволяют рационально планировать эксперименты и рассчитывать квазистатические микроускорения, возникающие при их проведении.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты измерения эквивалентной дозы и энергетического спектра нейтронов в экваториальных каналах тканеэквивалентного шарового фантома, расположенного в модуле «Рассвет» (МИМ1) Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС). Измерения проводились в период с мая по август 2013 г. (экспедиции МКС-35/36) с помощью специально разработанной для космического эксперимента «Матрешка-Р» научной аппаратуры «Баббл-дозиметр». Проведено сравнение полученных результатов с измерениями мощности эквивалентной дозы в шаровом фантоме в период МКС-13, МКС-15. Энергетический спектр нейтронного излучения в модуле «Рассвет» обнаруживает особенности, характерные для вторичного нейтронного излучения в космическом пространстве («испарительный» и «каскадный» пики в районе энергии 0,6...2,0 МэВ и 15...50 МэВ соответственно), аналогичные полученным ранее данным измерений в других модулях МКС и на станции «Мир». Установлено, что среднесуточная мощность эквивалентной дозы нейтронного излучения составляет на поверхности шарового фантома 154±13 мкЗв/сут, а внутри шарового фантома - 98±13 мкЗв/сут, при этом вклад в дозу внутри фантома от нейтронов с энергией выше 15 МэВ существенно возрастает.
Бесплатно
Статья научная
В статье, используя расчетные и экспериментальные данные, анализируются особенности обтекания отделяемого головного блока (ОГБ) с работающими двигательными установками системы аварийного спасения пилотируемого транспортного корабля. Показано значительное влияние струй работающих двигательных установок на аэродинамические характеристики. Выявлены характерные режимы обтекания. Продемонстрирована возможность использования существующих программных комплексов для компьютерного моделирования обтекания ОГБ, в том числе с работающими двигательными установками, и прогнозирования аэродинамических характеристик на различных режимах полета. В статье приведены данные по сравнению результатов расчетных и экспериментальных исследований аэродинамических характеристик ОГБ с неработающими двигательными установками, демонстрирующие обоснованность выбора программных комплексов AeroShape-3D и ANSYS CFX для решения рассматриваемой задачи. Представлены диаграммы распределения коэффициента давления на поверхности корпуса и распределения плотности и скоростей течения около ОГБ с работающими и неработающими двигательными установками на различных режимах течения. Показано сравнение струйных составляющих аэродинамических коэффициентов ОГБ, полученных расчетом, с экспериментальными данными в полетном диапазоне изменения чисел Маха от 0,6 до 6,0.
Бесплатно
Отработка вибропрочности узлового модуля Российского сегмента Международной космической станции
Статья научная
В статье изложены последовательность, содержание и результаты решенных задач обеспечения вибропрочности конструкции модуля Российского сегмента Международной космической станции. Модуль создан РКК «Энергия» и получил название «узловой». Освещены особенности как расчетных, так и экспериментальных работ, обусловленных спецификой конструкции. Дано описание разработанной динамической конечно-элементной модели и ее роли на разных стадиях создания изделия. Показаны ошибки конструирования, повлекшие за собой разрушения при испытаниях, и принятые меры по их исправлению. Приведены результаты верификации модели по результатам испытаний.
Бесплатно
Статья научная
Достоверность нагрузок, действующих на элементы конструкции солнечных батарей космических аппаратов в процессе эксплуатации на орбите, зависит от точности определения их динамических характеристик. Определяемые расчетным путем по разработанным конечно-элементным моделям динамические характеристики солнечных батарей (в силу неточного знания некоторых жесткостных параметров их конструкции) требуют экспериментального подтверждения, которое осуществляется путем проведения наземных модальных испытаний. Поскольку солнечные батареи при их большой площади поверхности являются конструкциями малой массы, на значения их резонансных частот и коэффициентов демпфирования оказывает влияние окружающая воздушная среда. В статье приводится методика расчета и делается количественная оценка влияния воздушной среды на резонансные частоты и коэффициенты демпфирования, определенные в процессе проведения наземных модальных испытаний одной из солнечных батарей, разработанной в РКК «Энергия».
Бесплатно
Статья научная
На примере проектирования научно-энергетического модуля Российского сегмента Международной космической станции приведены методика и формулы расчета систем электроснабжения орбитальных космических аппаратов. Изложено обоснование состава систем электроснабжения этого модуля, описан анализ вариантов на производительность, реализуемость и технико-экономическую эффективность. Принципиальной особенностью методики является совместный учет периодического затенения солнечных батарей конструктивными элементами станции, КПД аккумуляторных батарей и аппаратуры регулирования и контроля, а также требований обеспечения теплового режима. На основании расчета принято решение о выборе типа аккумуляторных батарей, обеспечивающего наименьшие суммарные затраты. Методика применима при проектировании орбитальных космических аппаратов с системой электроснабжения на основе солнечных батарей и представляет сведения, полезные при определении состава и технических параметров этой системы.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты выполненных в ОКБ-1 (РКК «Энергия») работ по созданию первого отечественного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) замкнутой схемы (с дожиганием генераторного газа) для разгонного блока Л ракетного комплекса «Молния». Его разработка определила переход в ракетной технике на ЖРД замкнутой схемы, что позволило практически полностью использовать энергетические возможности разных типов ракетного топлива, повысить давление в камерах сгорания и значительно улучшить характеристики ЖРД. В двигателях открытой схемы сделать это было невозможно из-за роста потерь на привод турбонасосных агрегатов. Опыт, полученный при создании этого двигателя, дал возможность разработать в РКК «Энергия» маршево-рулевые двигатели для разгонных блоков типа Д, ДМ и орбитального корабля «Буран» с высокими энергетическими характеристиками и надежностью. Результаты этих работ используются РКК «Энергия» и в настоящее время при разработке перспективного многофункционального ЖРД, камера которого охлаждается криогенным кислородом.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты численного моделирования обтекания возвращаемого аппарата сегментально-конического типа и находящегося вблизи него отделяющегося лобового теплозащитного экрана. Исследуется влияние их относительного расположения на структуру потока и действующие на них аэродинамические силы. Проводится визуализация пространственно-нестационарной вихревой структуры потока. Численное моделирование основано на консервативном конечно-разностном методе потоков. Расчеты осуществляются с использованием параллельных алгоритмов, реализованных на суперкомпьютере кластерной архитектуры. Проведенные расчеты говорят о существенном влиянии относительного положения объектов на их аэродинамические характеристики. Замечено, что аэродинамическое сопротивление лобового теплозащитного экрана увеличивается, а сопротивление возвращаемого аппарата становится отрицательным, что замедляет процесс их расхождения. При появлении поперечных смещений на лобовом теплозащитном экране и возвращаемом аппарате действуют дополнительные возмущающие аэродинамические силы и моменты, влияющие на траектории их относительного движения. Приведенные данные показывают, что лобовой теплозащитный экран статически устойчив в исследованном диапазоне изменения определяющих параметров.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируется опыт использования РКК «Энергия» компьютерного моделирования для прогнозирования аэрогазодинамических характеристик в процессе проектирования изделий ракетно-космической техники. Показана тенденция изменения во времени соотношения характеристик, определяемых расчетным и экспериментальным путем, а также роль физического эксперимента в исследованиях аэродинамики изделий. Рассмотрены преимущества и недостатки двух взаимодополняющих друг друга методов исследования.
Бесплатно
