Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
Статья научная
В работе рассматривается возможность замены традиционной трёхслойной панели с обшивками из углепластика и заполнителя в виде алюминиевых сот в конструкции платформы космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Проанализированы условия теплового нагружения для полёта по солнечно -синхронной орбите и выполнено математическое моделирование напряжённо -деформированного состояния элемента платформы, изготовленного из предложенных вариантов трёхслойных композитных панелей. Результаты моделирования могут представлять интерес при проектировании сверхлёгких конструкций платформы космического аппарата, солнечных батарей и рефлектора антенны.
Бесплатно
Оптимизация режимов резания при фрезеровании карманов обечайки с вафельной конструкцией
Статья научная
Целью работы является разработка методики для расчета параметров, характеризующих процесс фрезерования корпусных деталей с вафельной конструкцией обечайки из высокопрочных алюминиевых сплавов. Расчетные параметры аппроксимированы степенными уравнениями и представлены для различных диапазонов технологического коэффициента дна вафельной конструкции. При чистовой обработке и врезании при назначении подачи нужно учитывать инерционность линейных приводов оборудования. Кроме того, подача инструмента и угол врезания должны быть ограничены для предотвращения деформации дна кармана. По результатам математического моделирования определены зоны допустимых значений подачи на зуб и угла врезания. Установлены оптимальные области режимов фрезерования, которые рекомендованы для реализации в технологических процессах обработки корпусных деталей с вафельной конструкцией обечайки из высокопрочных алюминиевых сплавов.
Бесплатно
Статья научная
Задача обеспечения безопасной эксплуатации орбитальной станции в условиях возрастающего загрязнения околоземного космоса так называемым космическим мусором стала особенно актуальной при разработке Международной космической станции (МКС). На начальном этапе строительства МКС выявилось различие в подходах основных партнеров проекта (NASA и РКК «Энергия») к обеспечению безопасности, связанной с воздействием космического мусора. В результате плодотворного взаимодействия руководителей проекта и специалистов были сформулированы общие требования безопасности по защите от метеороидов и космического мусора и найдены основные технические решения, обеспечивающие выполнение этих требований. В настоящей статье дан обзор основных проблемных вопросов, возникших при проектировании экранной защиты модулей Российского сегмента МКС, а также методов и результатов их решения. Описаны рассмотренные варианты усиления экранной защиты служебного модуля на орбите и поэтапная реализация выбранного варианта. Приведены конструктивные схемы экранных защитных конструкций других модулей и транспортных кораблей Российского сегмента МКС, а также результаты расчетов основных показателей безопасности при воздействии метеороидов и космического мусора, достигнутые в результате реализации разработанных средств экранной защиты.
Бесплатно
Статья научная
Представлено описание унифицированной платформы малого космического аппарата «АИСТ-2», предназначенной для размещения различных видов научной аппаратуры, аппаратуры дистанционного зондирования Земли, бортовых обеспечивающих систем. Приводится описание конструкции унифицированной платформы, основных бортовых систем, наземных средств управления, получения и обработки информации. Представлены результаты проектных проработок, создания и эксплуатации малых космических аппаратов, построенных на базе унифицированной платформы «АИСТ-2». Подробно описаны конструкция, бортовой состав, технические характеристики и результаты функционирования первого в линейке малого космического аппарата - «АИСТ-2Д», запуск которого состоялся 28.04.2016 г. в рамках первой пусковой кампании с космодрома «Восточный» ракетой-носителем «Союз-2.1 а» с блоком выведения «Волга». Описаны результаты проектных исследований по созданию перспективных малых космических аппаратов на базе платформы «АИСТ-2», способных функционировать в составе космической системы мониторинга.
Бесплатно
Особенности оценки радиационной стойкости космической микро- и наноэлектроники
Статья научная
Обсуждается альтернатива традиционному дозовому подходу к оценке радиационной стойкости электронной аппаратуры космических аппаратов, основанная на использовании в качестве параметров-критериев спектров плотностей энерговыделений. Дается физическое обоснование возможности радиационных испытаний электроники с помощью компактных изотопных источников. Новый подход представляет собой не только метод испытания электроники на радиационную стойкость, он позволяет выстроить цельную систему мониторинга радиационной опасности, исследования стойкости электронных компонентов и оптимизации компоновки создаваемой электронной аппаратуры, опирающуюся на лабораторный и натурный эксперименты и детальное статистическое моделирование. Использование такой системы позволит существенно улучшить прогноз радиационной опасности за счет использования более адекватных физических моделей радиационных эффектов и данных оперативного радиационного мониторинга in situ и при этом даст возможность разработчикам и пользователям аппаратуры участвовать в испытаниях или даже проводить их самостоятельно. Переход на предлагаемую систему позволит существенно расширить перечень электронной компонентной базы, разрешен -ной для применения в космической технике.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты научно-исследовательской работы «Отработка конструктивных и технологических решений для изготовления опытных образцов деталей двигателя 11Д58МФ». Целями научно-исследовательской работы являлись исследование порошкового материала медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В; исследование механических свойств стандартных образцов, полученных методом селективного лазерного плавления (СЛП) порошка БрХЦрТ В; изготовление двух полноразмерных образцов внутренней оболочки камеры сгорания многофункционального двигателя 11Д58МФ. Разработана технология промышленного производства отечественного порошка медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В. Определены химический состав и физико-технологические свойства порошка медного жаропрочного сплава БрХЦрТ В (гранулометрический состав, текучесть, форма и морфология поверхности частиц, насыпная плотность); выявлена возможность выращивания полноразмерных образцов внутренней оболочки камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя 11Д58МФ по аддитивной технологии методом СЛП из отечественного порошка сплава БрХЦрТ В; исследованы плотность этих образцов и их микроструктура; произведена термическая обработка и исследована микроструктура образцов после термической обработки. Определены механические свойства при комнатной и повышенных температурах образцов, выращенных в горизонтальном и вертикальном направлениях; разработаны технологические режимы выращивания опытных образцов внутренней оболочки камеры сгорания двигателя 11Д58МФ методом СЛП; изготовлены два полноразмерных образца внутренней оболочки камеры сгорания двигателя 11Д58МФ.
Бесплатно
Статья научная
Дан обзор метода сварки трением с перемешиванием, его достоинства и недостатки. Представлены результаты отработки технологии сварки трением с перемешиванием на ЗАО «ЗЭМ» РКК «Энергия» применительно к изделиям из алюминиевых сплавов большой толщины. Описан инструмент собственного производства для сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов различных толщин. Приведены режимы сварки методом трения с перемешиванием алюминиевых сплавов АМг6 и 1570С и результаты механических испытаний сварных соединений. Определена возможность изготовления методом сварки трением с перемешиванием конструкций, приближенных к изделиям ракетно-космической техники, с использованием технологической оснастки, разработанной и изготовленной специалистами ЗАО «ЗЭМ».
Бесплатно
Статья научная
Предложена расчётная математическая модель (и, соответственно, разработано программное обеспечение) для оценки расходной характеристики системы сброса рабочего тела наддува из сообщающихся аккумуляторов давления (шаробаллонов) на заключительном этапе полёта после отделения полезной нагрузки и перед затоплением разгонного блока. Предложенная расчётная модель учитывает перетекание рабочего тела наддува из одного шаробаллона в другой и выравнивание параметров в шаробаллонах в процессе сброса. В работе актуализированы подходы для расчёта критического истечения из магистралей, расчёта коэффициентов скорости и некоторых газодинамических функций, а также записи уравнения состояния для шаробаллонов. По результатам работы с помощью представленной модели были построены расходные характеристики системы сброса. Полученная модель может использоваться для предварительных инженерных оценок на различных этапах проектирования изделий ракетно-космической техники.
Бесплатно
Статья научная
В комплекс регенерационных систем жизнеобеспечения экипажей пилотируемых долговременных космических объектов планируется вводить оранжереи для улучшения среды обитания. Космические оранжереи будут обеспечивать членов экипажа свежей зеленью с хорошо усвояемыми витаминами и пищевыми волокнами, а также оказывать психофизиологическую поддержку в условиях длительной космической экспедиции. В статье приводится аналитический обзор конструкций ряда созданных и создающихся отечественных и зарубежных оранжерей, способных работать в условиях космического полета. Приведены их основные конструкционные и эксплуатационные характеристики, проанализированы проблемы на пути разработки более производительных космических оранжерей. Обосновываются преимущества отечественной конвейерной космической оранжереи с цилиндрической посадочной поверхностью для непрерывного производства витаминной зелени и других овощей на борту пилотируемого космического аппарата. Отмечена необходимость создания отечественного наземного прототипа полноразмерной космической оранжереи для отработки технологии выращивания растений на орбитальных станциях, транспортных кораблях, на лунной и марсианской форпостных базах.
Бесплатно
Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции
Статья научная
В состав комплекса систем жизнеобеспечения космической станции предполагается введение средств санитарно-гигиенического обеспечения (ССГО) водными процедурами и системы регенерации санитарно-гигиенической воды (СРВ-СГ). Российская концепция подразумевает организацию отдельного контура санитарногигиенического водообеспечения. С целью повышения комфорта пребывания экипажа на космической станции предполагается введение на борт следующих ССГО: устройства для мытья рук и лица (умывальника), оборудования для мытья тела, сауны, стиральной машины. Предполагается, что данное оборудование будет работать совместно с системой регенерации воды СРВ-СГ. При проведении водных процедур экипаж будет использовать аналогичные общепринятым жидкие моющие средства, минимально загрязняющие атмосферу. В материалах статьи экспериментально подтверждена эффективность метода обратного осмоса применительно к очистке санитарно-гигиенической воды. Прототип системы СРВ-СГ обеспечил требуемое качество очищенной воды, позволил оценить показатели очистки и ресурсные характеристики разрабатываемой системы. Исходя из характеристик макетных образцов и штатного оборудования, проведена оценка затрат массы при введении на борт МКС различного набора ССГО совместно с системой СРВ-СГ.
Бесплатно
Статья научная
Представлена краткая эволюция технологий получения белого свечения светодиодов для использования их в осветительных приборах. Обозначена проблема получения белого, «дневного» света. Представлены полупроводниковый прибор - светодиод - как элемент освещения, его описание и оснащаемые им светильники в космических тренажёрах соответствующих пилотируемых космических аппаратов. Проведён анализ светильников в системе внутреннего освещения космических тренажёров модулей Российского сегмента Между -народной космической станции. Отмечены положительные и отрицательные стороны применявшихся ранее люминесцентных и используемых в настоящее время светодиодных источников излучения. В качестве примера рассмотрен светильник светодиодный ССД305 общего освещения космического тренажёра малого исследовательского модуля «Поиск». Выделены особенности разработки системы внутреннего освещения для пилотируемых космических аппаратов. Представлены светильник светодиодный варьируемый ССД311 и перспективная система управления светильниками с программно изменяемыми яркостью и спектром для моделирования естественного освещения с целью изучения её положительного воздействия на человека и дальнейшего применения в различного рода замкнутых пространствах и ограниченных объёмах.
Бесплатно
Статья научная
В связи с планированием освоения Луны и дальнего космоса большое значение имеет организация санитарно-гигиенического обеспечения экипажа с замкнутым циклом использования воды. В настоящее время в России и США проводятся работы по исследованию процесса регенерации санитарно-гигиенической воды с использованием обратного осмоса, как наиболее экономичного в части энергозатрат. В то же время, в России разработана и проходит опытную эксплуатацию на Международной космической станции система регенерации воды из урины СРВ-У-РС, основанная на методе вакуумной дистилляции с рекуперацией тепловой энергии, затраты электрической энергии в которой сравнимы с затратами при проведении очистки санитарно-гигиенической воды методом обратного осмоса. Поэтому были организованы и проведены исследования и испытания прототипа комплексной системы регенерации воды из урины и санитарно-гигиенической воды применительно к условиям работы на космической станции. Исследования показали возможность регенерации санитарно-гигиенической воды, в т. ч. в смеси с уриной, методом вакуумной дистилляции в системе типа научной аппаратуры СРВ-У-РС. Полученные результаты обеспечивают разработку комплексной системы регенерации воды из урины и санитарно-гигиенической воды.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проведению расчётов надёжности пилотируемых космических аппаратов с использованием статистических закономерностей проявления отказов их приборов, блоков и узлов в полёте. Сформулированы критерии зачётности отказов приборов для расчётов надёжности, предложен метод анализа и классификации отказов, позволяющий учитывать различные виды отказов при проведении оценок надёжности. Рассмотрена гипотеза об отсутствии статистически значимых различий вероятностей отдельных зачётных отказов и показана возможность её принятия с использованием дисперсионного анализа. Разработан метод оценки надёжности изделий с использованием функциональной зависимости надёжности от количества проявляющихся в полёте отказов, позволяющий существенно упростить проведение расчётов надёжности сложных изделий, устанавливать допустимое с точки зрения требований к надёжности изделия количество отказов элементов в полёте, исследовать различные схемы изделия по критерию надёжности. Предложен метод оценки нижней границы вероятности выполнения программы полёта пилотируемых космических аппаратов на основании анализа видов, последствий и критичности отказов, обоснована возможность оптимизации резервирования изделия на основе требований по отказоустойчивости.
Бесплатно
Статья научная
Описанная в данной статье процедура проведения верификации подробных конечно -элементных моделей конструкций изделий ракетно-космической техники (космических аппаратов, ракет-носителей и т. п.) расширяет возможности их верификации по результатам модальных испытаний, так как включает в себя дополнительные этапы уточнения параметров моделей, в т. ч. и по результатам фактических измерений при эксплуатации конструкций. В процессе верификации уточняются жесткостные характеристики моделей элементов конструкций и динамические характеристики конструкций. Такая процедура проведения верификации позволяет получить качественно лучшие модели, учитывающие фактические условия эксплуатации конструкций. Верифицированные таким образом модели могут быть использованы для проведения анализа динамического нагружения конструкций с высокой степенью точности, а также для восстановления фактического динамического поведения при эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Очистка атмосферы гермообъемов долговременных космических станций от диоксида углерода (СО2) является одним из основных вопросов жизнеобеспечения космонавтов, поскольку каждый человек в среднем выделяет в сутки 480 л СО2 (~1 кг). Хотя СО2 является одним из газов, необходимых для дыхания человека, его уровень следует поддерживать в атмосфере гермоообъема ниже нормативов, превышение которых делает СО2 вредной для человека газовой примесью. При этом следует учесть, что в настоящее время установленные нормативы содержания СО2 в атмосфере космической станции не являются научно обоснованными. Основным параметром системы очистки, определяющим содержание СО2 в атмосфере гермообъема космической станции, является эффективный расход очищаемого воздуха через систему его очистки. Установлено, что для очистки атмосферы необходимо выполнить два требования: подвести воздух с необходимым расходом к системе очистки (это требование одинаково для всех типов систем) и обеспечить необходимую эффективность системы очистки для удаления примеси. Определена формула для расчета эффективного расхода через систему очистки атмосферы, позволяющая не только рассчитать необходимый расход через систему очистки, но и сравнить эффективность работы систем разных типов. Установлено, что наиболее эффективной системой очистки атмосферы от СО2 является сорбционная система, как обладающая наибольшей поверхностью поглощения при прочих равных условиях и, следовательно, наибольшим коэффициентом эффективности.
Бесплатно
Статья научная
Композиционные материалы - углепластики имеют высокие удельные характеристики прочности и жесткости в сравнении с традиционными конструкционными материалами. В настоящей статье приведены результаты экспериментальных исследований углепластиков на основе различных углеродных наполнителей и полимерных связующих: ПСБ250/А, ПСБ250/Б, ПСБ250/В, 22500/НИИКАМ-РС, КМКУ-4м.175, КМУ-4Э, КМКУ3.150.Э01 для оценки возможности их использования при изготовлении высоконагруженных конструкций космической техники. В результате проведенных исследований определены следующие характеристики: физико-механические, теплофизические, оптические, электрофизические, уровень газовыделения в вакууме, степень негерметичности образцов материалов по гелиево-воздушной смеси, параметры безопасного применения, включая токсикологическую и пожарную безопасность и микробиологическую стойкость. Эти характеристики необходимы для проектного расчета указанных выше конструкций.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье приведены результаты комплексных экспериментальных исследований высокотемпературных клеевых композиций и вспенивающейся пасты на бисмалеимидной основе, определены технологические (тиксотропность, коэффициент вспенивания, содержание летучих веществ, степень отверждения, растекаемость и текучесть) и механические (пределы прочности при сдвиге, равномерном отрыве и сжатии) характеристики. Исследовано влияние ускоренных климатических испытаний и радиационного облучения на механические характеристики, и определен уровень газовыделения в вакууме клеевых композиций и вспенивающейся пасты.
Бесплатно
Робототехнические системы космического назначения
Статья научная
В статье рассмотрены актуальность, условия и ограничения развития и применения технологий робототехники в космической деятельности. Представлены перспективные разработки в области автоматических космических аппаратов для исследования Луны, а также перспективные робототехнические системы (РТС) для Международной космической станции и Российской служебной орбитальной станции. Проведён анализ задач, которые требуется выполнять РТС в космическом пространстве и на Луне. Рассмотрены технологии и конструктив РТС и задающего устройства копирующего типа проекта «Теледроид». Предложен вариант применения в сертификационном полёте лунного взлётно-посадочного корабля с антропоморфной РТС в качестве полезной нагрузки.
Бесплатно
Способ герметичного соединения пилотируемого лунохода и напланетного модуля
Статья научная
В статье рассмотрены различные способы решения новой задачи - устранения рассогласования стыковочных интерфейсов пилотируемого герметичного лунохода и лунного модуля для создания их герметичного соединения. Проведено сравнение способов, выбрано использование в конструкции лунохода 6-степенной платформы, управляемой по контактным силам стыковочных интерфейсов. Разработаны макеты лунохода и станции, осуществляющих соединение интерфейсов выбранным способом. Представлены результаты их испытаний. Приведены описание конструкции макетов; циклограмма управления луноходом; алгоритм автоматической (роботизированной) стыковки; состав датчиковой аппаратуры; состав программного обеспечения. Рассмотрен проект стыковочного агрегата лунохода, отличающегося отсутствием в его составе стыковочного механизма. Сделан вывод о том, что предлагаемый способ устранения рассогласования стыковочных интерфейсов принципиально реализуем и работоспособен.
Бесплатно
Статья научная
Опыт РКК «Энергия» в разработке космических аппаратов показывает, что основные расчетные случаи нагружения их конструкции реализуются на этапе совместного полета с ракетой-носителем. Точность определения нагрузок, действующих на элементы конструкции космических аппаратов, которые на стадии верификации и предполетного анализа определяются по результатам расчета «связанных» нагрузок, во многом зависит от точности динамических конечно-элементных моделей. Уточнение параметров динамических моделей проводится по результатам модальных испытаний. Приводятся результаты сравнительного анализа двух наиболее часто используемых на практике методов проведения модальных испытаний: при возбуждении колебаний объекта испытаний путем задания локального силового воздействия и путем кинематического воздействия, создаваемого с помощью стационарного вибростенда. Сформулированы преимущества и недостатки каждого метода и даны рекомендации их применимости к этапу создания изделия.
Бесплатно
