Контроль и испытание летательных аппаратов и их систем. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
Статья научная
Современные тенденции в развитии космической отрасли направлены на стремительный рост рынка широкополосных услуг связи. Космические аппараты с крупногабаритными трансформируемыми рефлекторами создали новый виток в конкурентной борьбе за потребителя, что стало дальнейшей ступенью глобализации рынка информационных услуг, создавая преимущества тем странам, которые владеют необходимыми спутниковыми технологиями широкополосного мультимедийного вещания. Надежность любого оборудования для применения в составе космических аппаратов определяющим образом зависит от качества его наземной экспериментальной отработки. Для обеспечения высокого качества такой отработки требуется создание высокоточной автоматизированной системы компенсации весовой составляющей. Разработана структура платформы автоматизации, соответствующая принятому технологическому процессу проведения испытаний. Определены принципы взаимодействия подсистем для приема, обработки и контроля параметров процесса испытаний. Проведен расчет параметрических уравнений для внешнего и внутреннего контуров регулирования системы. Разработанное программное обеспечение внедрено в программно-аппаратный комплекс, предназначенный для выполнения испытаний крупногабаритной трансформируемой антенны с системой компенсации весовой составляющей. Использование программного обеспечения расширяет возможности исследования крупногабаритных трансформируемых рефлекторов и повышает качество и надежность проводимых испытаний.
Бесплатно
Бортовой тренажер для отработки действий экипажа космической станции в аварийных ситуациях
Статья научная
В статье рассматривается структура тренажера для тренировки экипажей космической станции по действиям в аварийной ситуации. Приводится краткая история вопроса. Цель тренажера - обеспечение возможности выполнения экипажем учебной (имеющей требуемое соответствие реальной) деятельности по парированию аварийных ситуаций при обеспечении минимальных полных приведенных затрат. Приведены функции и задачи тренажера, вытекающие из поставленной цели. Тренажер рассмотрен как сложная распределенная информационная система, включающая множества данных: цели и задачи тренажера; структуру тренажера (состав элементов тренажера и связей между ними); условия (требования, внешние и внутренние факторы, влияющие на создание и функционирование тренажера). Структура тренажера представлена в виде следующих множеств: персонал; технические средства тренажера; связи между элементами тренажера. Персонал тренажера состоит из администраторов, инструкторов, операторов центров управления полетами (ЦУП), экипажа. Технические средства тренажера представлены в виде множеств аппаратных средств, программных средств и базы данных. Для создания тренажера используются заимствованные средства космической станции: система связи «Земля-Борт», локальные сети космической станции и ЦУП, участвующие в управлении полетом, а также глобальная сеть Интернет. Рассмотрены структура и задачи программного обеспечения тренажера, включающие программное обеспечение бортового сервера, наземных серверов, бортового мобильного терминала, наземного рабочего места пользователя. Схема тренаже -ра включает в себя бортовую и наземную подсистемы, взаимодействующие между собой с помощью штатной системы связи «Земля-Борт». Представленный тренажер может применяться для отработки действий персонала по ликвидации аварийных ситуаций на сложных объектах с большим количеством персонала и технических средств.
Бесплатно
Статья научная
Представлены цели и задачи космического эксперимента «Контроль» по исследованию параметров собственной внешней атмосферы Российского сегмента Международной космической станции. Описана методика обработки и анализа телеметрических данных, получаемых с помощью научной аппаратуры «Индикатор - МКС». Выполнены численные расчёты методом прямого статистического моделирования обтекания датчика давления набегающим потоком внешней атмосферы Земли в фоновых условиях измерений, а также в возмущённых условиях при работе двух корректирующих двигателей модуля «Звезда». Получена корректирующая функция датчика давления в зависимости от ориентации, температурного фактора и выбранной модели взаимодействия молекул набегающего потока с внутренними и внешними поверхностями прибора. Проведено сравнение результатов численного моделирования истечения струй корректирующего двигателя модуля «Звезда» с данными натурных измерений давления в эксперименте «Контроль».
Бесплатно
Статья научная
В связи с растущим количеством научных экспериментов, выполняемых на Российском сегменте Международной космической станции, всё больший интерес вызывает состояние среды, в которой они проводятся, особенно - загрязняющие воздействия собственной внешней атмосферы. Источниками загрязняющего воздействия собственной внешней атмосферы являются газовыделение неметаллических материалов внешних покрытий, работа двигателей системы управления и выбросы различных дренажных систем, а также пылевые частицы, сохранившиеся на внешних поверхностях после выведения с Земли, атмосферные аэрозоли и космическая пыль. В публикации представляются результаты измерений молекулярного осаждения на датчики кварцевых микровесов, использовавшихся для оценки загрязнений в собственной внешней атмосфере первых советских орбитальных станций «Салют-7» и «Мир», а также модулей «Пирс» и «Поиск» Российского сегмента Международной космической станции. Данные экспериментов показывают существенное влияние условий освещённости и температурного режима источника загрязнений, а также чувствительного элемента кварцевых микровесов на результаты измерений.
Бесплатно
Испытания макета трансформируемого модуля космических и планетных станций
Статья научная
В период с 2012 по 2015 гг. в РКК «Энергия» в инициативном порядке в рамках инвестиционного проекта «Создание прототипа трансформируемого обитаемого космического модуля» проводились работы по проектированию трансформируемых модулей, а также по созданию и наземной экспериментальной отработке масштабного макета трансформируемого модуля. Программа испытаний имела цель проверить и подтвердить выбранные проектно-компоновочные решения в части функционирования, герметичности, прочности изделия, а также получить данные об амплитудно-частотных характеристиках трансформируемой оболочки. В статье приведены описания проводившихся испытаний, их цели и достигнутые результаты, описаны экспериментальные установки и методики проведения. Сделаны выводы, основанные на полученных по итогам работ результатах, и намечены пути и варианты дальнейшей экспериментальной отработки макета трансформируемого модуля.
Бесплатно
Статья научная
Исследована очистка атмосферы Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) вновь разработанными российскими агрегатом АФОТ-М и аммиачным фильтром ФТД-А в случае разгерметизации наружного теплообменника, соединяющего наружный и внутренний контуры системы обеспечения теплового режима на Американском сегменте (АС) МКС. Поскольку давление в наружном контуре значительно больше, чем во внутреннем, в результате попадания аммиака во внутренний контур системы обеспечения теплового режима происходит разгерметизация контура с попаданием аммиака в атмосферу АС МКС и далее - в атмосферу РС МКС. Получены экспериментальные данные по поглощению аммиака разработанным отечественным аммиачным фильтром ФТД-А. Разработана методика расчета очистки атмосферы РС МКС от аммиака и проведена обработка экспериментальных данных, рассчитана длительность очистки атмосферы корабля «Союз» и модулей РС МКС, подтверждена эффективность очистки. Рекомендован метод параллельной работы фильтров для очистки атмосферы модулей с целью эффективного использования поглотителей.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты экспериментального исследования радиального разгара отверстий в титановых образцах, имитирующих фрагмент оболочки емкости высокого давления, заполненной газообразным кислородом или кислородсодержащим газом. Испытания выявили возможность большого увеличения площади проходного сечения отверстия (в 140-2 250 раз по сравнению с начальным значением) в результате разгара малых сквозных отверстий при истечении через них кислородсодержащего газа с повышенным давлением и позволили определить кажущуюся скорость радиального разгара при различных концентрациях кислорода. Предложенная математическая зависимость размера отверстий в титановой оболочке после их радиального разгара от параметров процесса может представлять интерес для анализа процессов, протекающих в технических системах при некоторых нештатных и аварийных ситуациях.
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
Представлен метод регулирования температуры хладоносителя при жидкостном термостатировании космических аппаратов, позволяющий подавать в термостатируемый объект охлаждающую жидкость со строго заданной температурой, при этом диапазон отклонений от заданного значения может регулироваться. Описана установка жидкостного термостатирования для тепловакуумных испытаний, реализующая этот метод. Результаты эксплуатации таких установок показывают возможность использования прошедшего апробацию предлагаемого метода при разработке климатических испытательных камер различного назначения. На примере спроектированных и изготовленных климатических камер «Фригодизайн®» серии «КИ» приведены основные факторы, определяющие стоимость и энергопотребление таких камер, а также описаны некоторые из них, созданные для испытаний объектов при температурах от -100 до +70 °С.
Бесплатно
Статья научная
Описаны особенности околообъектовой среды Международной космической станции (МКС), связанные с протеканием токовых процессов между разноименно заряженными элементами конструкции станции. Представлены цели и задачи космического эксперимента по исследованию плазменной обстановки на внешней поверхности МКС, проведенного в рамках программы научно-прикладных исследований на Российском сегменте МКС. В ходе проведения эксперимента были определены зависимости диапазона интенсивности токовых процессов в плазменном окружении станции от ее конфигурации и положения на орбите; от работы двигателей ориентации и других газовыделяющих систем; сезонного изменения внешних космических условий. Рассмотрены различные варианты постановки сеансов измерений и методики использования в ходе их выполнения бортовой научной и служебной аппаратуры. Методики основаны на использовании имеющегося на станции оборудования без создания дополнительной научной аппаратуры, что позволяет получить новые научные результаты с минимальными финансовыми и временными затратами.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены вопросы проведения копровых испытаний и разработки математической модели посадки возвращаемого аппарата пилотируемого транспортного корабля, обобщенные сведения о концепции построения средств приземления корабля, назначение и роль копровых испытаний в общей программе экспериментальной отработки корабля, представлена методика проведения копровых испытаний макета возвращаемого аппарата, определены предварительные режимы проведения испытаний при штатных и расчетных нештатных условиях, приводится описание, структура и модель расчета динамики посадки возвращаемого аппарата на посадочные опоры, описаны силовые факторы, действующие в посадочной опоре, приведены характеристики посадочных грунтов и силовая характеристика раздвижного упора. Модель динамики процесса посадки разработана в специализированной системе виртуального моделирования механических процессов MSC Adams. Определены вертикальное и горизонтальное линейные ускорения в центре масс возвращаемого аппарата при посадке на прочный грунт для различных случаев штатной и расчетной нештатной посадок.
Бесплатно
Методики полётных калибровок спутниковой спектральной аппаратуры
Статья научная
В работе приведены разработанные методики калибровки в полёте спутниковой спектральной аппаратуры (путём решения прямой и обратной задач теории переноса излучения в атмосфере) с использованием квазисинхронных подспутниковых измерений. Также представлены результаты обработки и анализа нескольких сеансов многоуровневых измерений наземных тестовых объектов, проведённых на аэродроме «Зябровка» (Республика Беларусь, Гомельская область). При наземных и авиационных измерениях использовались спектральные приборы, разработанные в отделе аэрокосмических исследований НИИПФП им. А.Н. Севченко БГУ для обеспечения наземных тестовых спутниковых полигонов. Приводятся результаты верификации наземных, авиационных и космических измерений. Для верификации наземных и космических измерений использовались данные мультиспектрального спутникового аппарата Sentinel-2.
Бесплатно
Статья научная
Одной из основных задач технической диагностики при оценке результатов испытаний объектов различного назначения является определение (идентификация) их ключевых параметров и характеристик, сопоставление полученных оценок с расчетными и выявление аномальных (аварийных) расхождений. Об актуальности таких задач говорит тот факт, что им посвящена современная теория решения обратных некорректно поставленных задач, методы которой используются в различных отраслях техники, в т. ч. и ракетно-космической. При практическом применении этих методов часто возникает вопрос - какие преимущества и трудности сопутствуют решению такого рода обратных задач на переходных неустановившихся режимах? Эти режимы имеют очевидное достоинство - более богатый спектр воздействий, возбуждающих собственные колебания объекта контроля, и соответственно, большая информативность по сравнению с процессами установившимися (вынужденными). В статье показано, как при всех методических трудностях использование современных методов исследования динамики сложных технических систем позволяет решать упомянутые выше обратные задачи. Основа этих методов - модальная диагностика и сингулярное разложение матриц переходных процессов. Приведены примеры такой диагностики переходных процессов для двух изделий ракетно-космической техники - разгонного блока и спускаемого аппарата.
Бесплатно
Первый опыт очистки внешней поверхности остекления иллюминатора космического пилотируемого аппарата
Статья научная
Представлена технологическая операция по очистке внешней поверхности остекления иллюминатора служебного модуля, входящего в состав Российского сегмента Международной космической станции. Работа подготовлена специалистами ПАО РКК «Энергия» имени С.П. Королёва и впервые в практике эксплуатации космических пилотируемых аппаратов выполнена в процессе внекорабельной деятельности 10 августа 2015 г. космонавтами Геннадием Падалка и Михаилом Корниенко. В статье отмечено значение чистоты остекления иллюминаторов для их целевого использования, приведены примеры их фактического состояния, изложены предположения об источниках и причинах загрязнений, обоснована актуальность задачи и показан подход к ее решению, включая демонстрацию возможности механического снятия мелкодисперсного слоя пыли в рамках космического эксперимента «Тест». Показано устройство приспособления для очистки, дано описание манипуляций и действий космонавтов при работе в открытом космосе. В качестве дополнительного результата этих работ получены предварительные данные о составе продуктов очистки, которые были возвращены на Землю и подвергнуты физико-химическому анализу. Исследования будут продолжены в интересах рационализации технологии очистки и профилактики запыления.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты многолетних разработок, экспериментальной отработки и практического применения высокочувствительных испытаний на суммарную герметичность без использования вакуумных камер гермоотсеков и пневмогидравлических систем крупногабаритных изделий космической техники - на примере российских стыковочного отсека (1995 г.) и малого исследовательского модуля МИМ-1 (2010 г.), российских систем и гермо отсеков пяти европейских автоматических транспортных кораблей ATV (2005-2014 гг.) при наземной предполетной подготовке на космодромах. Испытания проводятся по усовершенствованному методу накопления при атмосферном давлении с использованием пробного газа гелия. При атмосферных условиях в объеме накопления величиной 100 м3 за время выдержки 1 ч минимальный регистрируемый поток 100%-ного гелия может составить до 3,27-10-2лмкм рт. ст./с. Использование гелиевых течеискателей с турбомолекулярными насосами и методик, усовершенствованных по результатам испытаний, позволяет создать технологические процессы испытаний, способные в ряде случаев замещать традиционную технологию испытаний собранных космических кораблей и модулей в крупногабаритных вакуумных камерах в случае отсутствия последних на космодромах.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - выяснить особенности функционирования приборных шариковых подшипников качения, применяемых в служебной и научной аппаратуре космического аппарата в колебательном режиме в вакууме со смазкой ВНИИ НП-274н. Ресурс работы таких подшипников в основном определяется режимом смазывания, а также уровнем момента сопротивления вращению, показывающим внутренние энергетические потери. Для наблюдения за данными параметрами в процессе работы подшипников в колебательном режиме в вакууме был создан электромеханический исследовательский стенд. Полученные экспериментальные данные колебательного режима сравнивались с данными, полученными при непрерывном вращении тех же подшипников. По результатам испытаний определен режим смазывания, предложена эмпирическая формула зависимости момента сопротивления вращению от параметров колебательного движения, а также даны рекомендации по продлению ресурса. Статья может быть полезной для разработчиков приборов служебной и научной аппаратуры КА с колеблющимся валом, в качестве опор которого используются приборные шариковые подшипники качения с преимущественно осевой нагрузкой.
Бесплатно
Статья научная
История развития прикладных наук знает немало примеров, когда методы и подходы, разработанные для одной из них, оказываются весьма эффективными для других, на первый взгляд, практически с ними не связанных. Это в полной мере может быть отнесено и к задачам обработки и интерпретации опытных данных по результатам испытаний каких-либо динамических систем, в частности, бортовых систем изделий ракетно-космической техники. В настоящей статье с этой точки зрения рассмотрены некоторые типовые обратные задачи, возникающие при оценке состояния таких систем. Показано, как в ряде часто встречающихся на практике случаев методические трудности решения обратных задач могут быть преодолены посредством использования методов, разработанных в другом известном направлении прикладной математики - теории оптимального управления.
Бесплатно
Системы обеспечения безопасности стендовых испытаний кислородно-водородных двигательных установок
Статья научная
Испытания кислородно-водородных двигательных установок на стенде с заправкой в топливный бак до 2 700 кг водорода проводятся с выполнением специальных мер безопасности и использованием систем аварийной защиты испытаний, охватывающих до 60% нештатных ситуаций. Испытания двигательных установок с увеличенными дозами заправки водорода (до 7 000 кг) требуют применения дополнительных мер безопасности, основанных на повышении эффективности систем пожаровзрывопредупреждения, аварийной защиты и коэффициента охвата аварийных (нештатных) ситуаций. Ключевыми факторами в повышении коэффициента охвата нештатных ситуаций при испытаниях являются исследования систем более раннего обнаружения утечек водорода и применения ингибиторов с флегматизатором-азотом для предотвращения взрыва смесей водорода с воздухом (кислородом). Представлены результаты исследований систем раннего обнаружения утечек водорода и построения средств котроля на основе волоконно-оптической техники и микрорезонаторных структур, обладающих более высокими быстродействием, селективностью, помехозащищенностью и надежностью.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты сравнительных оценок точности для прикладных спутниковых систем наблюдения (ССН) на высокоэллиптических орбитах типа «Молния» на базе ранее представленного критерия анализа точностных характеристик прикладных спутниковых систем наблюдения объектов на поверхности Земли и/или в приземном слое, который не связан с особенностями бортовой аппаратуры, а учитывает структуру и динамику ССН. Приведён алгоритм численного моделирования ССН. Рассмотрены точностные характеристики ССН на высокоэллиптических орбитах при различных вариантах их построения, а также комбинированный вариант с привлечением космических аппаратов на геостационарной орбите. Определены основные проектно-баллистические параметры, определяющие точность ССН. Результаты могут использоваться для начального выбора конфигурации ССН на высокоэллиптических орбитах на этапе предварительного проектирования.
Бесплатно
Статья научная
Проблема оценки остаточного ресурса ( ОР) изделий космической техники, включая и космические аппараты (КА), является постоянной на протяжении всего временного интервала освоения космического пространства. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, подчеркивая актуальность этой проблемы. На практике часто возникает ситуация, когда требуется получить оценку ОР целой группы изделий космической техники, а в частности - КА. Такую возможность дают хорошо проработанные методы математической статистики, но только в тех случаях, когда в процессе эксплуатации возникают отказы, при этом применяемые оценки ОР не являются эффективными. Однако, для группы КА, находящихся в эксплуатации в космическом пространстве, в процессе которой отказы не возникали, традиционные методы математической статистики не работают. Надежность КА постоянно растет, как и их количество в космическом пространстве. Поэтому растет и актуальность проблемы оценки ОР целой группы однотипных КА, находящихся в эксплуатации, в процессе которой отказы не возникали. В основу модели надежности положен экспоненциальный закон распределения. Целью статьи является нахождение оценки î остаточного гамма-процентного ресурса (ОГПР) космической техники - в рамках заложенных ограничений на использование ресурса, которая будет простой и более эффективной по сравнению с традиционной и уступающей незначительно эффективной оценке ОГПР, в случае ее существования, с точки зрения близости к истинному значению ОГПР при использовании плана испытаний с ограниченной наработкой и восстановлением. Для нахождения эффективной оценки использовались интегральные числовые характеристики ее точности, а именно, суммарный квадрат смещения (уклонения) ожидаемой реализации некоторого варианта оценки от всех возможных параметров биномиального плана испытаний. Полученная оценка t^γ ОГПР tγ может быть применена на практике при эксплуатации КА, в процессе которой отказы не возникали.
Бесплатно
