Статьи журнала - Сибирский аэрокосмический журнал
Все статьи: 3183
Исследование статической точности имитаторов солнечных батарей
Статья научная
Рассмотрены методологические особенности вычисления статической ошибки имитаторов солнечных батарей при широкодиапазонном изменении нагрузки.
Бесплатно
Исследование статической устойчивости модельной ракеты
Статья научная
Актуальность. При конструировании летающих моделей ракет одной из сложных задач является обеспечение статической устойчивости ракеты в полете на заданной траектории. Под статической устойчивостью понимается способность модели возвращаться в положение равновесия, нарушенное внешними силами (ветром, асимметрией модели и т. д.). При этом модель должна быть стабилизирована по углу между продольной осью модели и направлением полета (вектора скорости), т. е. сохранять нулевой угол атаки. Условием обеспечения статической устойчивости модели ракеты является расположение её центра тяжести впереди центра давления. В этом случае при появлении угла атаки отличного от нуля аэродинамические силы создадут стабилизирующий момент, который возвратит модель к нулевому углу атаки. Целью исследования является разработка и сравнение методов определения положения центра давления ракеты и определение её статической устойчивости. Рассмотрены упрощенный метод, аналитический расчет, графический способ и различные практические подходы, которые могут использоваться в ракетном моделировании. В качестве методов исследования были использованы аналитический подход, графический метод и конечно-элементное моделирование в программе SolidWorks Flow Simulation. Кроме того, был рассмотрен ряд приближенных методов расчета. В исследовании проведен анализ возможностей рассмотренных методов определения статической устойчивости модельной ракеты и погрешность их применения. Для подтверждения результатов расчёта был проведен компьютерный эксперимент в виде продувки конечно-элементной модели ракеты с помощью программы SolidWorks Flow Simulation. Результаты компьютерного моделирования подтвердили надежность предложенных методов определения статической устойчивости модельной ракеты. Результаты исследования. Упрощенные методы определения статической устойчивости ракеты являются наиболее простыми и надежными при проектировании модельных ракет. Его целесообразно применять для запусков демонстрационных ракет при допустимой погрешности расцентровки 15 % и более. Аналитические методы целесообразны для проектирования спортивных моделей ракет с высокими лётными требованиями, например, для международных соревнований. Заключение. Предлагаемая в работе методика обеспечения статической устойчивости модельной ракеты позволяет упростить процесс проектирования как демонстрационных, так и спортивных моделей ракет для проведения надежных показательных запусков.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Исследование структурных фазовых переходов в оксифториде K 3WO 3F 3
Статья научная
Проводилось исследование колебательных спектров оксифторида K 3WO 3F 3 методом комбинационного рассеяния света при различных температурах и в условиях высокого гидростатического давления, а также был выполнен неэмпирический расчет динамики решетки в рамках обобщенной модели Гордона-Кима. Исследования показали, что в криолите K 3WO 3F 3 в результате фазовых переходов при Т 1 = 452 K и Т 2 = 414 K сегне-тоэлектрическая фаза реализуется за счет смещения атомов калия из положения равновесия, а не за счет упорядочения анионов в октаэдре [WO 3F 3] 3-.
Бесплатно
Исследование структуры и свойств штамповых инструментальных сталей
Статья научная
Рассматривается влияние легирующих элементов на критические скорости охлаждения при закалке и формирование структуры и свойств в штамповых инструментальных сталях для горячего деформирования.
Бесплатно
Статья научная
Описывается получение сферических частиц полиметилметакрилата, осаждение этих частиц с образованием структуры опала, пропитка опалов прекурсором, отжиг с формированием структуры инверсного опала.
Бесплатно
Статья научная
Приведена технология высокоэффективного процесса наплавки независимой трехфазной дугой покрытыми электродами. Доля участия основного металла в наплавленном состоянии не превышает 10 %, что неосуществимо при однодуговой наплавке.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы возможные топологии нагрузочных устройств, имеющих в своём составе непрерывный регу- лирующий элемент и импульсный преобразователь. При разработке и испытаниях систем электропитания космических аппаратов возникает потребность в устройствах, имитирующих различные электрические характеристики полезной нагрузки. Эта задача решается с использованием специализированных нагрузочных устройств, которые позволяют обеспечивать требуемую точность воспроизведения статических и динами- ческих характеристик имитируемой нагрузки. Кроме того, существует возможность посредством нагрузоч- ных устройств производить рекуперацию избыточной электроэнергии в питающую сеть переменного или постоянного тока, что, в свою очередь, позволяет повысить качество испытаний систем электропитания. Разработка устройства, позволяющего одновременно обеспечивать и заданную точность воспроизведения электрических характеристик полезной нагрузки, и рекуперацию избыточной электроэнергии, сопряжена с рядом технических сложностей, которые могут быть решены путём использования нагрузочного устройст- ва, которое имеет в своём составе два управляемых стабилизатора: быстродействующий непрерывный регу- лятор и импульсный преобразователь, ограничивающий рассеиваемую мощность непрерывного регулятора и позволяющий обеспечить рекуперацию в питающую сеть. Рассмотрены различные свойства топологий нагрузочных устройств с двойным регулированием, выделены наиболее перспективные топологии для использования в качестве нагрузочных устройств для испытания систем электропитания космических аппаратов. Разработано математическое описание нагрузочного уст- ройства, используемого в составе испытательного комплекса, проведён анализ адмиттансно-частотных характеристик и качества подавления пульсаций для различных топологий. Рассмотрены аспекты работы нагрузочных устройств, связанные с режимом наведения помех по входному току, определены параметры, определяющие полосу наводимых частот различных топологий при равных условиях, определены условия воз- можности наведения помех заданной величины в четырёх топологиях.
Бесплатно
Исследование траектории вывода полезного груза ракетой-носителем тяжёлого класса
Статья научная
С увеличением веса и сложности полезного груза, который необходимо вывести на орбиту, возрастает актуальность рационального выбора траектории для обеспечения максимальной эффективности и минимальных затрат на доставку полезного груза на заданную орбиту. Рациональный выбор траектории ракеты-носителя тяжелого класса имеет ряд важных практических применений. Во-первых, он позволяет увеличить грузоподъемность ракеты-носителя и сократить затраты на доставку полезного груза на целевую орбиту. Это особенно важно в условиях развития космической индустрии, когда все больше компаний и организаций проявляют интерес к запуску собственных спутников и других космических аппаратов в условиях жесткой экономической конкуренции. Выбор рациональной траектории вывода на орбиту полезного груза позволит значительно снизить стоимость запусков и сделать их доступными для более широкого круга потенциальных заказчиков. Во-торых, выбор параметров траектории ракеты-носителя имеет важное значение для обеспечения безопасности и минимизации рисков при запусках космических аппаратов. Благодаря рациональному выбору траектории возможно уменьшение неблагоприятных воздействий на окружающую среду и исключение возможности аварийных ситуаций, связанных с потерей контроля над полетом ракеты-носителя. Рациональный выбор параметров траектории ракеты-носителя является сложной задачей, требующей комплексного исследования и учета различных факторов, таких как аэродинамические параметры атмосферы, масса и характеристики полезного груза (космического аппарата), параметры работы двигателя, характеристики целевой орбиты, особенности запуска ракеты- носителя и многих других факторов. Более тщательное и системное изучение влияния этих параметров позволит значительно улучшить эффективность и надежность выведения космических аппаратов на орбиту. Таким образом, выбор рациональных параметров траектории ракеты-носителя является актуальной и важной темой для научного исследования. Повышение грузоподъемности ракеты, снижение затрат на доставку космического аппарата на заданную орбиту и обеспечение безопасности запусков - это задачи, зависящие от выбранной формы и параметров траектории ракеты. Цель исследования - выбор рациональных параметров траектории ракеты-носителя тяжелого класса при выводе полезного груза. Основной задачей является определение параметров траектории полета, которые позволят достичь максимальной эффективности и точности доставки полезного груза на заданную орбиту. Для достижения цели исследования требуется анализ различных факторов влияния на параметры вывода космического аппарата, таких как конструктивные и аэродинамические характеристики ракеты, влияние аэродинамических факторов и гравитационного поля Земли на траекто- 68 SHAPE \* MERGEFORMAT рию полета. С учетом этих факторов проведены численные расчеты на базе системы дифференциальных уравнений движения с помощью компьютерной программы, созданной в программном пакете MAPLE. На основе расчетов проведено моделирование формы и параметров траектории полета ракеты-носителя. В ходе исследования проведен выбор рациональных параметров траектории ракеты-носителя тяжелого класса. Расчеты проводились с помощью численного моделирования параметров траекторий вывода полезного груза, сделан анализ полученных траекторий. В качестве основного критерия рационального выбора траектории была обозначена минимизация времени полета ракеты, что позволяет увеличить эффективность запуска и сэкономить энергоресурсы. В качестве дополнительных критериев приняты увеличение массы полезного груза и минимизация расхода топлива. Предлагаемый в работе порядок выбора рациональных параметров траектории ракетыносителя тяжелого класса позволит улучшить точность доставки и надежность запусков космических аппаратов на этапе баллистического анализа при проектировании ракет. Результаты исследования имеют практическую значимость для разработки будущих миссий ракет-носителей тяжелого класса и повышения эффективности космических запусков.
Бесплатно
Исследование унифицированного силового модуля на основе комбинированного преобразователя напряжения
Статья научная
В настоящее время имеется устойчивая тенденция снижения массогабаритных показателей космических аппаратов и, как следствие, систем электропитания, которые являются одними из основных служебных систем. Именно поэтому актуальна разработка и применение в системах электропитания силовых модулей с высокими характеристиками (массогабаритными, энергетическими и т. п.). Рассматривается построение модульной системы электропитания космического аппарата, обеспечивающей стабильные выходные параметры на время его функционирования как в стационарных, так и в аварийных режимах работы. Особое внимание уделяется исследованию нелинейности динамических характеристик комбинированного преобразователя напряжения, на основе которого может быть выполнен подобный модуль. Суть данного исследования сводится к нахождению допустимых областей изменения параметров компонентов схемы, обеспечивающих устойчивый одноцикловый режим работы устройства, а также граничных точек бифуркации, являющихся точками перехода из одноцикловых к многоцикловым режимам. При этом получена верифицируемая математическая модель комбинированного преобразователя, основанная на коммутационно-разрывных функциях и учитывающая такие нелинейные параметры, как емкости входного и выходного фильтров, а также индуктивность накопительного дросселя. Приводятся результаты как математического моделирования, так и экспериментального исследования комбинированного преобразователя, в частности, бифуркационные диаграммы выходных параметров, зависимости коэффициента пульсации от тока нагрузки и коэффициента усиления звена обратной связи, осциллограммы выходного напряжения. Расчеты проверены на макете подобного устройства, даны рекомендации по практическому применению комбинированного преобразователя в реальной системе электропитания.
Бесплатно
Исследование условий получения наноразмерных монодисперсных сферических частиц полиметилметакрилата
Статья научная
Исследуются условия синтеза водных дисперсий сферических частиц полиметилметакрилата с узким распределением по размерам. Морфология частиц анализируется методом растровой электронной микроскопии.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика синтеза локальных регуляторов при управлении многомерными объектами, содержащими несколько нелинейных элементов. Исследована устойчивость замкнутых систем при реализации приближенных алгоритмов формирования управляющих воздействий. Проведен сравнительный анализ полученных аналитических выражений и результатов имитационного моделирования.
Бесплатно
Исследование фрактальных свойств радиосигналов
Статья обзорная
Проведена оценка фрактальных свойств радиосигналов. Показано, что для классификации входных сигналов можно использовать такие параметры, как корреляционная и фрактальная размерности, корреляционная энтропия и показатель Херста. Экспериментально определены диапазоны изменения фрактальных параметров для сигналов с различными видами модуляции.
Бесплатно
Исследование функций роста в конечных двупорожденных группах периода 5
Статья научная
Пусть В 0 (2,5, k) - максимальная конечная двупорожденная бернсайдова группа периода 5 ступени нильпотентности k и {α 1, α 2} - порождающие элементы данной группы. Ранее автором совместно с А. А. Кузнецовым были получены функции роста В 0(2,5, k) относительно порождающего множества {α 1, α 1- 1α 2, α- 1} при k ≤ 5. В настоящей работе создан компьютерный алгоритм, вычисляющий функцию роста и диаметр графа Кэли конечной р-группы, заданной порождающим множеством А = {α 1, α 2}. На основе алгоритма получены функции роста групп В 0 (2,5, k) относительно А для k ≤ 5. Рассматриваемая задача помимо фундаментального значения, имеет также и приложения, например, при проектировании компьютерных вычислительных сетей. Сеть процессоров может быть представлена как неориентированный граф, в котором процессоры являются вершинами, а две вершины графа соединены ребром, если имеется прямое соединение между соответствующими процессорами. С одной стороны, желательно, чтобы между процессорами было как можно меньше соединений, а с другой, обмен данными между процессорами предпочтительно производить с наименьшим числом посредников. Очевидно, эти два критерия противоречат друг другу. На теоретико-групповом языке диаметр графа вычислительной сети будет равен максимальной длине минимальных слов соответствующей графу группы.
Бесплатно
Статья научная
Представлен способ моделирования уменьшенного порядка (МУП) для исследования влияния расстройки жесткости лопаток на характеристики колебаний рабочих колес турбомашин методом конечных элементов (МКЭ). Также даны сравнения полученных результатов МУП с экспериментальными данными и результатами, которые получены при использовании МКЭ для полной модели (ПМ) программного комплекса ANSYS, и предложены рекомендации по характеристикам колебаний рабочих колес турбомашин с расстройкой.
Бесплатно
Статья научная
Развитие и совершенствование ракетно-космической техники в значительной степени обусловлено применением производственных технологий, обеспечивающих изготовление изделий с высокими характеристиками надежности и энергетической эффективности при одновременном снижении показателей материалоемкости и уменьшении длительности производственного цикла. К таким прогрессивным технологиям следует отнести аддитивные технологии, физическая сущность которых заключается в получении деталей методом послойного плавления материала на основе компьютерной 3D-модели изделия в камере специального 3D-принтера, оснащенного лазерным устройством. Применение аддитивных технологий в ракетном двигателестроении требует проведения большого объема научно-исследовательских и экспериментальных работ для подтверждения соответствия нормативным критериям и правилам, установленным в отрасли, а также обязательной сертификации на государственном уровне. В соответствии с программой приоритетных научно-исследовательских работ, в СибГУ им. М. Ф. Решетнева совместно с индустриальным партнером ООО «Полихром» проводится комплекс экспериментальных работ по апробации и отработке режимов 3D-печати образца камеры-демонстратора ракетного двигателя малой тяги (РДМТ). Разработана конструкция РДМТ, работающего на экологически безопасных газообразных компонентах топлива, адаптированная для 3D-печати на принтере ASTRA 420. Рассмотрены параметры и характеристики принтера. Приведена последовательность экспериментальных работ по подбору режимов печати корпуса камеры и смесительной головки. Установлена принципиальная возможность корректировки режимов лазерного плавления материала и формообразования детали. Представлены основные технологические этапы послепечатной обработки деталей камеры РДМТ. Дано описание оборудования для термообработки и электрохимического полирования деталей. Изложена последовательность исследования структуры материала, приведены результаты металлографического и рентгенографического анализа внутреннего состояния металла. Показано значение стендовых испытаний ракетных двигателей при разработке инновационных конструктивных решений и внедрении инновационных технологий производства. Представлено описание и состав систем испытательного стенда СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Результаты стендовых огневых испытаний свидетельствуют о принципиальной возможности изготовления РДМТ методом аддитивных технологий селективного лазерного плавления из жаростойких легированных сплавов.
Бесплатно
Исследование характеристик электрических полей от электростатических разрядов
Статья научная
Представлены результаты экспериментального определения характеристик электрических полей от источника ЭСР на диэлектрических материалах космического аппарата. С этой целью были рассмотрены различные виды воздействий, вызванных ЭСР, такие как электромагнитные помехи, помехи, вызванные емкостными связями, и прямая токовая инжекция в корпус бортовой аппаратуры. Каждый из рассмотренных факторов ЭСР имеет свои физические основы, вызванные взаимодействием диэлектрических материалов космических аппаратов с магнитосферной плазмой. Для обеспечения необходимых уровней воздействия авторы использовали специализированый генератор с газоразрядным устройством. Это устройство может быть оснащено различными типами антенн-излучателей, которые соответствуют всем видам воздействия ЭСР, рассмотренным в данной работе. Генератор также обеспечивает необходимые характеристики первичного разряда, такие как временной фронт, амплитуда, длительность и частота разрядного импульса. С помощью рабочего места, оснащенного регистрирующими устройствами, а также средствами позиционирования для обеспечения проведения измерений в сферической системе координат, авторами были получены обширные статистические данные о флуктуациях электрического поля, вызванных протеканием электростатического разряда. Из результатов работы следует, что наибольшие изменения электрического поля вызваны протеканием токовой инжекции. Полученные характеристики электрических полей от ЭСР могут быть полезны в обеспечении излучательной электромагнитной совместимости космических аппаратов ввиду их потенциального влияния на работоспособность бортовой аппаратуры.
Бесплатно
Статья научная
Одной из выраженных тенденций развития IT-технологий в космической отрасли Казахстана является использование Open Source инструментов в проектах интеграции космической промышленности и других сферах народного хозяйства. Так, применение программ с открытым исходным кодом в создании системы интегрированной среды информационного взаимодействия (ИСИВ) при управлении проектами в аэрокосмической отрасли решает проблемы информационного характера, позволяя экономить финансы и ускорять рабочие процессы. В настоящее время остро стоит вопрос об информационной поддержке при управлении проектами различной сложности и направления, в потребности получения качественной и своевременной информации от потребителя и производителя 24 часа в сутки независимо от географического положения субъекта. ИСИВ позволит наиболее эффективно контролировать текущее состояние проекта с помощью веб-портала, совершенствуя систему корпоративного управления. Основная цель применения системы ИСИВ - это обеспечение доступа к единой платформе для получения и обмена информации от различных источников, централизованное хранение данных, возможность поддержки использования архива проектов и накопления знаний независимо от географического положения и времени суток. Рассмотрены структура системы управления ИСИВ (СУ ИСИВ) и математическая модель пользователя. Описан метод исследования экспериментального прототипа ИСИВ, который заключается в определении тестов и составлении тестовых сценариев для проверки выполнения основных функций, правильных входных данных и для проверки устойчивости к негативным входным данным пользователя ИСИВ. По итогам тестирования прототипа СУ ИСИВ сделан вывод о необходимости использования результатов выполненных работ в практике при разработке и комплексном исследовании конечного продукта ИСИВ с использованием Open source технологий и предложения методов по повышению уровня безопасности функционирования системы ИСИВ и рекомендаций по их использованию в процессе разработки и эксплуатации веб-ресурса.
Бесплатно
Исследование электрических свойств сульфидов марганца, допированных ионами тулия и иттербия
Статья научная
Материалы, обнаруживающие связь между электрическими и магнитными свойствами, являются привлекательными для возможного использования в качестве элементной базы в микроэлектронике, спинтронике, сенсорных устройствах. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов металлдиэлектрик, магнитных фазовых переходов, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии. Перспективными материалами для изучения этих эффектов являются катион замещенные соединения Mn1-xRexS (Re = 4f элементы), синтезированные на основе антиферромагнитного полупроводника моносульфида марганца. Последнее имеет практическую значимость в разработке новых материалов для датчиков температуры, широко используемых в металлургической отрасли. Проведены исследования структурных и электрических свойств соединений с переменной валентностью TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.15) и TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.25) в области температур 80-1100 K. Определены области существования твердых растворов сульфидов TmХMn1-ХS с ГЦК решеткой типа NaCl. Установлено уменьшение проводимости при замещении катионов марганца ионами тулия и более резкое увеличение постоянной решетки по сравнению с законом Вегарда. При замещении ионами иттербия проводимость увеличивается с ростом концентрации и температурная зависимость имеет вид, типичный для полупроводников.
Бесплатно
