Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
25 лет Международной космической станции: опыт формирования и подготовки международных экипажей
Статья научная
Успешная реализация пилотируемых космических полётов по программе Международной космической станции (МКС) во многом определяется качеством и эффективностью профессиональной деятельности космонавтов (астронавтов) на борту станции. За 25-летний период полёта МКС накоплен уникальный опыт по определению основных принципов формирования международных экипажей и по разработке системы их подготовки, который целесообразно использовать при проектировании перспективных пилотируемых орбитальных комплексов. В статье рассматриваются особенности формирования экипажей МКС, вопросы системного подхода к организации и проведению подготовки международных экипажей, а также представлены концептуальные основы организации процесса подготовки космонавтов (астронавтов) и управления им.
Бесплатно
Анализ применения проволочных технологий 3D-печати в условиях космического пространства
Статья научная
В настоящее время исследование аддитивных технологий в условиях космического пространства является ключевым для решения задач по изготовлению и ремонту конструкций космических аппаратов на месте с минимальной зависимостью от доставки комплектующих с Земли. Анализ исследований, при которых были задействованы методы аддитивных технологий в условиях пониженной гравитации, позволил сделать вывод о возможности и целесообразности применения проволочных технологий 3D-печати в условиях космического полёта. Одним из возможных решений в производстве конструкционных элементов в условиях пониженной гравитации может стать метод проволочной электродуговой технологии аддитивного формирования. Особенность метода заключается в использовании металлической проволоки в качестве филамента, расплавление которого осуществляется под действием электрической дуги. С учётом особенностей проволочной технологии и условий космического пространства были сформированы критерии оценки элементов конструкции пилотируемых космических комплексов, изготовление, обслуживание и ремонт которых возможен методами аддитивных технологий.
Бесплатно
Аналитический обзор разработок аэростатических зондов для Венеры
Статья научная
Рассмотрены проекты аэростатов для экспедиций в атмосфере Венеры, а также публикации по результатам разработки и успешного запуска аэростатов со спускаемых аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» в атмосфере Венеры. На основе анализа публикаций проектов предложена классификация схем аэростатов и рассмотрены проектные решения и схемы для поддержания высоты плавания аэростата и её изменения с использованием регулирования плавучести, а также за счёт управления винтовым движителем. Охарактеризованы конструктивные решения ряда проектов аэростатических аппаратов для исследования Венеры. Рассмотрено несколько проектов аэростатов для плавания на малых высотах, а также для несения и запуска с аэростата на высоте свыше 50 км над поверхностью Венеры возвратной ракеты для доставки отобранных образцов на Землю. Приведены проектные характеристики, включая оценки массы, размеров, поддерживаемых высот и длительности плавания предложенных аэростатических аппаратов в атмосфере Венеры. Дана оценка схемных решений в части возможности перемещения в атмосфере Венеры по сложности их осуществления. Охарактеризованы тенденции развития разработок аэростатических аппаратов для Венеры.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуются проблемы динамического проектирования наноспутников (НС) формата CubeSat 6U для обеспечения заданного углового движения на низких круговых орбитах. Классификация трёхосных пассивных систем стабилизации, предложенная ранее для НС формата CubeSat 1U-3U, распространена для НС формата CubeSat 6U с учётом особенностей, присущих этому типу космических аппаратов. Выделены диапазоны высот для каждого вида пассивной стабилизации, отвечающие преобладающему влиянию определённого типа моментов внешних сил. Получены аналитические выражения для функций распределения величин максимальных углов отклонения осей наноспутника от требуемых направлений для случаев равномерного распределения и распределения Рэлея величин компонентов вектора начальной угловой скорости. Выведены формулы и построены номограммы для выбора проектных параметров Cube Sat 6U (запаса статической устойчивости, моментов инерции), обеспечивающих с заданной вероятностью требуемую трёхосную пассивную ориентацию для типовых случаев - ориентации продольной оси по местной вертикали или по вектору набегающего потока.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются результаты реализации на борту российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) национальных и международных программ фундаментальных и прикладных исследований, полученные в течение двадцати пяти лет эксплуатации МКС на околоземной орбите. Проанализированы исторические предпосылки и истоки формирования программ целевого использования отечественных пилотируемых космических комплексов, описано влияние эволюции конфигурации РС МКС на реализацию программ научных исследований с использованием технологии сменных полезных нагрузок, а также значимые научные результаты. Проанализированы выявленные проблемные вопросы целевого использования РС МКС и даны рекомендации по организации проведения научных исследований и целевых работ на пилотируемых космических комплексах нового поколения.
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
Статья научная
В статье предложен методологический подход к задаче выбора основных проектных параметров малого космического аппарата, относящейся к классу задач дискретной комбинаторики. Рассмотрены требования, определяющие облик малого космического аппарата. Определены проектные параметры, которые в наибольшей степени определяют проектный облик малого космического аппарата и гарантируют выполнение целевых функций. Предложено решение задачи выбора целевой аппаратуры и бортовых обеспечивающих систем минимальной массы малого космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе предложена математическая модель для проведения предварительных инженерных оценок параметров топливной системы ступени ракеты-носителя при наличии демпфера продольных колебаний. Демпфер устанавливается на расходной магистрали с целью недопущения колебаний топлива, которые могут вызвать рост давления в расходной магистрали, превышение давление опрессовки и, в конечном итоге, привести к разрушению расходной магистрали. Результаты расчётов по предложенной в работе математической модели позволяют сделать предварительные инженерные оценки как параметров топливной системы ступени ракеты-носителя, так и объёмной жёсткости демпфера на всём режиме работы маршевого двигателя ракеты-носителя. Это, в свою очередь, позволяет подтвердить работоспособность двигательной установки при наличии системы демпфирования. В работе рассмотрены методы оценки расходов газожидкостной смеси через дренажную систему демпфера, оценки критической высоты компонента топлива над уровнем среза дренажной магистрали демпфера с учётом воронкобразования.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованиям по обеспечению безопасности полёта многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия - Буран» при выведении на орбиту, содержит краткие материалы о научно-исследовательских, проектных, конструкторских и экспериментальных работах, выполненных специалистами РКК «Энергия» (ранее НПО «Энергия»), НПО «Молния» и многих других предприятий-участников по этому направлению работ. В статье рассмотрены основные проектные решения по комплексу в целом, по орбитальному кораблю, по средствам аварийного спасения, представлены результаты моделирования движения корабля в случае аварии ракеты-носителя, а также актуальность этих решений для перспективных проектов.
Бесплатно
Статья научная
Проблема поддержания в допустимых пределах токсических микропримесей в атмосфере обитаемых космических объектов находится на стадии решения. Это связано как с большим количеством классов токсических примесей в составе этой атмосферы, так и с трудностями удаления микропримесей. Для атмосферы космических станций с целью поддержания допустимого содержания токсических микропримесей разработаны специальные системы их удаления. В статье представлены перспективные комбинированные средства удаления вредных примесей, в которых в штатном режиме совместно работают адсорбционный и фотокаталитический блоки. Такие средства позволяют удалять как вредные примеси, так и микроорганизмы, а также мелкую пыль, увеличивая биологическую полноценность атмосферы космической станции.
Бесплатно
Проектная история создания Международной космической станции
Статья научная
Международная космическая станция (МКС) - беспрецедентный по своим масштабам и значимости проект. Долгосрочное функционирование МКС является важным примером эффективного международного сотрудничества в сфере освоения космического пространства. 25 лет назад, в ноябре 1998 г., на орбиту был выведен первый элемент МКС - функционально-грузовой блок «Заря». Это событие стало эпохальным для отечественной и мировой космонавтики. В статье показана история возникновения и развитие проекта МКС (которому в 2023 г. исполнилось 30 лет), включая изменения, происходившие по ходу развёртывания станции.
Бесплатно
Статья научная
Применение аддитивных технологий в условиях космоса является одним из активно развивающихся направлений, решающих широкий круг задач по изготовлению различных конструкций и изделий в условиях микрогравитации. В частности, технологии 3D-печати необходимы для создания изделий с уникальными свойствами в условиях космических станций и длительных космических полётов, включая инструменты и вспомогательные элементы для жизнедеятельности человека. В настоящем исследовании показаны результаты тестирования 3D-принтера, предназначенного для печати изделий с использованием полимерных термопластичных материалов, адаптированного и изготовленного для космического эксперимента на Российском сегменте Международной космической станции (МКС). Проведён комплекс испытаний с целью определения надёжности и работоспособности 3D-принтера в специфических условиях эксплуатации, а также его соответствия требованиям, предъявляемым к устройствам, доставляемым на МКС. Особое внимание в работе уделено проведению вибропрочностных испытаний разрабатываемого устройства. С использованием специализированного электродинамического вибро-стенда был проведён анализ резонансных частот изделия до и после воздействия синусоидальной вибрацией, в результате чего установлена целостность и жёсткость испытуемой конструкции, а также приведены рекомендации по усилению жёсткости и увеличению демпфирования устройства в проблемных узлах. В качестве альтернативного метода контроля было проведено лазерное вибросканирование подвижных частей и корпуса 3D-принтера. Полученные данные сканирующей лазерной доплеровской виброметрии были сопоставлены с результатами виброиспытаний 3D-принтера на электродинамическом вибростенде. Показано преимущество бесконтактного метода измерения вибраций по сравнению с традиционным методом вибродиагностики благодаря высокой точности измерений, возможности тестирования труднодоступных участков устройств, а также отсутствия влияния присоединённой массы на измеряемые вибрационные характеристики.
Бесплатно
Статья научная
В работе кратко описаны цели и задачи планируемого космического эксперимента «Солнце-Терагерц» на борту Российского сегмента Международной космической станции. Эксперимент направлен на изучение излучения Солнца в неисследованном терагерцевом диапазоне на частотах 1012...1013 Гц, получение новых данных о терагерцевом излучении Солнца, солнечных активных областей и солнечных вспышек. Разрабатываемая научная аппаратура представляет собой совокупность восьми детекторов, чувствительных к излучению различной частоты: 0,4; 0,8; 1,0; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0 и 12,0 ТГц. Рассмотрены основные компоненты детекторов: телескоп, система фильтров, оптический прерыватель и приёмник. Приведён расчёт спектральной прозрачности для систем фильтров для каждого канала и их полоса пропускания. С помощью имитатора чёрного тела проверена оценка чувствительности восьми детекторов научной аппаратуры.
Бесплатно
Статья научная
Система генерации кислорода (СГК) «Электрон-ВМ» работает на Международной космической станции (МКС) с 2000 г. в служебном модуле, и с 2022 г. - в многоцелевом лабораторном модуле. СГК вырабатывает кислород путём электролиза воды. Все технологические процессы СГК реализованы в технологическом блоке - блоке жидкостном (БЖ). В статье приведены характеристики СГК и технологическая схема БЖ. На 4 декабря 2023 г. СГК «Электрон-ВМ» на МКС наработала 5 488 сут, выработав 13 343 кг кислорода. БЖ № 11 имеет максимальную наработку среди всех БЖ - 2 334 сут без неустранимого отказа с 2011 г. по настоящее время. На опыте эксплуатации на МКС в статье рассмотрены основные направления прошлых, настоящих и будущих модернизаций системы «Электрон-ВМ». Потенциальная наработка БЖ до неустранимого отказа оценивается в 8-10 лет, при сроке службы с момента изготовления более 20 лет. Система «Электрон-ВМ» - базовая СГК для будущих космических станций, базы на Луне и космического комплекса для полёта на Марс.
Бесплатно
Статья научная
В статье проанализированы существующие технологии получения полусфер из труднообрабатываемых материалов. Рассмотрены преимущества и недостатки представленных способов и средств технологического оснащения. Предложен перспективный способ получения заготовок полусфер из труднодеформируемых титановых сплавов для ёмкостей высокого давления, внедрённый в производственный процесс на отечественных предприятиях машиностроительной отрасли. Приведены результаты проведённых в АО КБХА экспериментальных работ по изготовлению титановых полусфер методом ротационной вытяжки. Выполнены металлографические исследования полученных заготовок. Показаны пути достижения оптимальных технических характеристик и высокого уровня надёжности, предъявляемого к изделиям специальной техники из титановых сплавов. Полученные результаты позволяют существенно расширить технологические возможности производства, а также значительно улучшить технические характеристики изделий спецтехники в машиностроении.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложены конструкции трансформируемых систем космических аппаратов, создаваемых непосредственно в космосе. В их основе лежит принцип разворачивающихся чечевицеобразных рукавов. Предложенные технические решения основаны на существующей технологии изготовления рукавов и конструкции механизма подачи намотанного на барабан рукава. В результате реализованы технические решения, способные обеспечить, как показали модельные испытания, создание устройств для трансформирования различных конструкций на заданные расстояния при малых габаритах в стартовом положении. Показаны результаты оценочных расчётов жёсткостных параметров рассматриваемых систем при их различном конструкционном исполнении. Выполнен анализ возможности использования предлагаемых трансформируемых систем в космической технике. Предложены области использования таких систем в наземных условиях, в частности, в транспортабельных вышках для различных функциональных нагрузок.
Бесплатно
