Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Имитаторы солнечного излучения для термовакуумных испытаний космического аппарата
Статья научная
Надежность космического аппарата подтверждается на этапе проведения наземной экспериментальной отработки. Следовательно, вероятность безотказной работы космического аппарата зависит от качества экспериментальной отработки. Термовакуумные испытания являются одним из главных этапов наземной отработки системы терморегулирования и космического аппарата в целом. Целью термовакуумных испытаний является подтверждение теплового состояния аппарата и расчетных теплофизических характеристик системы терморегулирования в условиях, близких к эксплуатационным, а также подтверждение соответствия разработанной тепловой математической модели космического изделия. Основным требованием к термовакуумным испытаниям является имитация условий штатного функцио- нирования аппарата. При анализе результатов испытаний регистрируемые температурные параметры про- веряются на соответствие с допустимыми значениями. Термовакуумные испытания проводятся на специально оборудованных испытательных комплексах, обеспечивающих имитацию внешних тепловых факторов, воздей- ствующих на космический аппарат при орбитальном функционировании. Одним из базовых и наиболее сложных элементов таких комплексов является имитатор солнечного излу- чения, имитирующий солнечное воздействие на космический аппарат при орбитальном функционировании. Солнечные имитаторы создают поток непрерывного оптического излучения, спектральные характери- стики которого должны быть близки к спектральным характеристикам солнечного излучения. Представлен анализ некоторых существующих имитаторов солнечного излучения для выбора оптимальной базовой конструкции с целью дальнейшего совершенствования, направленного на снижение энергозатратности эксплуатации имитатора солнечного излучения для испытаний космических аппаратов и улучшения качества термовакуумных испытаний. Описаны основные требования, предъявляемые к имитаторам солнечного излучения, наиболее соответст- вующие характеристикам солнечного спектра и интенсивности в космическом пространстве. Было проведено сравнительное описание пяти образцов имитаторов солнечного излучения отечественного и зарубежного производства по четырем ключевым параметрам. Рассмотрен вопрос о возможности создания и применения компактных трансформируемых источников теплового излучения солнечного спектра с целью повышения качества термовакуумных испытаний для косми- ческих аппаратов различных классов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается имитационная компьютерная модель оптико-электронной системы измерения координат точечных объектов, позволяющая проводить оптимальное согласование параметров звеньев системы с целью минимизации погрешности измерений. Основным методом имитационного компьютерного моделирования является метод многократных статистических испытаний, позволяющий накапливать результаты однократных вычислительных экспериментов для каждого конкретного акта измерения при уникальном случайном распределении параметров и характеристик звеньев, а затем проводить статистическую обработку накопленных результатов. В результате многократного анализа реализуются многопараметрические функциональные зависимости, обеспечивающие оптимальное согласование контролируемых проектировщиком или оператором параметров по критерию минимизации результирующей погрешности измерений. В статье приведены результаты оценки параметров моделирования, уменьшающих погрешность измерений. Актуальным является применение данного метода при использовании одной и той же измерительной системы в разных условиях эксплуатации, для различных измеряемых объектов и при выполнении различных функциональных задач, поскольку позволяет адаптировать систему для конкретного применения. Приведенная в статье модель может быть конкретизирована с целью оценки и многопараметрической оптимизации параметров конкретного объекта, а также для разработки на основе модели и ее модификаций виртуального измерительного стенда. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/arhiv/)
Бесплатно
Имитационное моделирование полета комплекса беспилотного летательного аппарата
Статья научная
Рассматривается подход к имитационному моделированию полета летательного аппарата для отработки программного обеспечения его автоматического пилотирования при разработке бортового комплекса управления беспилотного летательного аппарата. Представлен пример программно-аппаратной реализации подхода, а также результаты моделирования полета.
Бесплатно
Импеданс и диэлектрические свойства станнатов Bi2Sn2-хFeхO7
Статья научная
Исследуются станнаты висмута Bi2Sn2-хFeхO7, х = 0,1; 0,2 обнаруживающие свойства мультиферроиков. Изучается механизм взаимодействия между диэлектрической и электронной подсистемами на основе измерений электросопротивления на переменном токе, импеданса, емкости и тангенса угла диэлектрических потерь в интервале температур 100-600 К на частотах 102-106 Hz. Из сопоставления диэлектрической проницаемости и реактивной компоненты импеданса установлен парамагнитный вклад электронов в динамическую магнитную восприимчивость. Обнаружены скачки импеданса по температуре в результате изменения структурных характеристик. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости описываются в модели Дебая. Найден активационный характер времени релаксации и два канала релаксации. Вычислена энергия активации электронов в миграционной поляризации.
Бесплатно
Интеграция холловского двигателя в состав космического аппарата
Статья научная
Рассмотрены результаты работ по интеграции в состав космического аппарата "Экспресс-А" № 4 и летной квалификации холловского двигателя КМ-5.
Бесплатно
Статья научная
Проведен обзор различных способов интенсификации конвективного теплообмена, разработана экспериментальная установка и методика исследования, приведены предварительные результаты исследований эффективности применения способов интенсификации теплообмена.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время в России, как и за рубежом, стремительно развивается новое направление науки и техники - разработка миниатюрных беспилотных летательных аппаратов (МБПЛА). Ключевой системой бортовой аппаратуры управления (авионики) БПЛА является система ориентации для определения углового положения БПЛА относительно опорной системы координат. В МБПЛА могут применяться бесплатформенные системы ориентации, магнитометрические, видеосистемы, пирометрические и др. Стремительно развивающееся направление мини- и микро-БПЛА требует разработки информационно-измерительных систем, необходимых для определения параметров ориентации БПЛА в пространстве, построенных на различных физических принципах. Вместе с уменьшением массы и размаха крыльев БПЛА, возрастают требования к таким системам по точности определения параметров и минимизации габаритов. В настоящее время большинство информационно-измерительных и управляющих систем пилотируемых самолётов и тяжёлых БПЛА строятся на базе гироскопов и акселерометров традиционного исполнения. Они представляют собой сложные приборы точной механики, обладающие значительными энергопотреблением, габаритами, массой и высокой стоимостью. Существенное улучшение точности определения угловых координат БПЛА достигается комплексированием систем ориентации различных типов. Использование сигналов систем GPS/ГЛОНАСС также повышает точность и надёжность определения угловых координат БПЛА и добавляет функцию определения географических координат его положения.(Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/arhiv/)
Бесплатно
Использование атрибутивных признаков при спецификации регрессионной модели стоимости квартир
Статья научная
При изучении статистических совокупностей с явно выраженной эндогенной переменной, необходимо выявить факторные признаки, которые оказывают сильное влияние на результат. При этом факторные признаки могут быть, как количественными, так и атрибутивными. Для оценки влияния числовых признаков можно использовать методы регрессионного анализа. Влияние атрибутивных признаков не учитывается. Однако часто именно они вносят решающий вклад в вариацию результата. Необходимо разработать методы анализа влияния атрибутивных признаков и учета этих признаков в регрессионных моделях. На примере совокупности квартир, предлагаемых к продаже в г. Красноярске, применен новый метод оценки влияния атрибутивных признаков на количественные с использованием ранжирования их в соответствии с их влиянием на эндогенную переменную. Для анализа атрибутивного признака используется метод фиктивных переменных. Каждому атрибуту, имеющему m значений, ставится в соответствие m-1 фиктивная переменная, строится регрессионная модель. Силу влияния экзогенных переменных можно выразить с помощью стандартизированных коэффициентов регрессии. В этом случае влияние атрибутов можно оценить совокупным коэффициентом корреляции, вычисленным на основе регрессионной модели с фиктивными переменными. Для дальнейшего исследования совокупность предлагается ранжировать, присваивая каждому элементу «ранг» - значение стандартизированного коэффициента, который отражает тесноту связи с эндогенной переменной. Таким образом, все признаки имеют числовое значение. Построены стандартизированные регрессионные модели. Предлагаемый подход можно использовать при анализе статистических совокупностей, единицы которых характеризуются количественными и атрибутивными признаками. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/arhiv/)
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена возможность теории технической совместимости (ТС) в космической технике и аварийно-спасательных средствах, а также проблемы противоречивости научно-технического прогресса. Рассмотрены примеры миниатюризации электронной аппаратуры в радиоэлектронных изделиях, а также низкой эксплуатационной совместимости в градостроении. Для решения подобных проблем были исследованы соответствующие научные и инженерно-практические возможности теории технической совместимости применительно к аварийно-спасательным средствам. В составе этих средств рассмотрены и космические аппараты связи. Описано понятие «механическая совместимость» и наиболее проблематичные расчеты на этапе проектирования. Представлена теория динамических расчётов на этапе проектирования для определения прочности конструкции, вычисления резонансных частот и нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации. Рассмотрено применение методов на практике с возможностью выполнения исследований на основании уравнений Лагранжа. Представлен пример конструирования с учетом теории технической совместимости для космических аппаратов. Рассмотрены правила конструирования изделий КА, где собственная частота конструкции не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Обоснована необходимость разработки прецизионной конструкции с высокой размеростабильностью. Представлен пример силовой анизогридной сетчатой конструкции для установки приборов СОС. Приведен пример расчетов на жесткость для силовой анизогридной сетчатой конструкции из композиционных материалов с использованием программного обеспечения. Представлены значения эффективных масс и частот конструкции. Рассмотрены возможности уменьшения влияния мехвоздействий с помощью повышения механической прочности и жесткости составных частей.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено применение теоремы гипотез в технических приложениях диагностирования на примерах авиационной техники. Представлен алгоритм и пример решения в среде программного обеспечения MathCad.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается солнечный тепловой ракетный двигатель (СТРкД) с нагревом в высокотемпературной системе «концентратор-приемник» водорода с возможностью его последующего дожигания холодным на входе окислителем. В качестве окислителей предлагаются такие компоненты, как фтор и перекись водорода, образующие с водородом высокоэнергетические топливные пары с большим стехиометрическим соотношением, что позволяет уменьшить требуемые габариты зеркального концентратора солнечной энергии как одного из наиболее критичных элементов двигателя. Представлены результаты оптимизации показателей системы «концентратор-приемник» по критерию максимума массы полезной нагрузки в задаче выведения на геостационарную орбиту для случаев равнотемпературного (с однородным нагревом) одноступенчатого приемника и неравнотемпературного приемника со ступенями нагрева (с неоднородным нагревом) применительно к использованию металлического и пленочного концентратора. Показано, что требования к точности концентратора и системе слежения его за Солнцем оказываются достаточно жесткими. Снижение размеров солнечного концентратора при дожигании нагретого водорода упрощает его создание и улучшает эксплуатацию при работе в космических условиях, в частности, улучшает инерционные характеристики СТРкД при работе в составе космического аппарата и упрощает ориентацию на Солнце. Приведены сравнительные характеристики использования СТРкД как подсистемы космического аппарата для случаев металлического и пленочного концентраторов при равнотемпературном и неравнотемпературном нагреве водорода и его дожигании рассматриваемыми окислителями. Требуемая площадь концентратора в случае использования фтора может быть значительно - на 25 % и более - снижена по сравнению с кислородно-водородным СТРкД. Использование перекиси водорода в некоторых задачах позволяет на 10-12 % снизить площадь концентратора по сравнению с кислородно-водородным СТРкД. Показано, что полезный груз, выводимый на геостационарную орбиту, в случае фторводородного СТРкД с пленочным концентратором и неоднородным нагревом может быть увеличен более чем на 70 % по сравнению с использованием кислородно-водородного ЖРД.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы использования информационных технологий при анализе визуальной информации, поступающей с борта Международной космической станции. В качестве решения задачи повышения информативности изображений земной поверхности предлагается использовать на борту станции метод стереосьемки, а для визуализации данных - систему виртуального окружения. Анализируется опыт использования средств получения стереоизображения в космосе, рассматривается перспектива использования систем виртуальной реальности при визуализации изображений земной поверхности, а также при подготовке экипажей пилотируемых космических аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Приведено описание системы навигационного обеспечения сейсморазведочных работ на водных акваториях и результаты экспериментальных исследований в реальных условиях на реках Красноярского края за трехлетний период. Также рассмотрены решения по модернизации данной системы.
Бесплатно
Статья научная
Предложены технические средства диагностики состояния воздушных линий электропередач любого класса напряжения, основанные на использовании технологий определения координат и угловой пространственной ориентации объектов, предоставляемых спутниковыми радионавигационными системами ГЛОНАСС и GPS, а также современных тепловизионных приборов для локализации мест перегрева линий электропередач.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется необходимость создания метода имитации звездного неба для отработки космических аппаратов и проведения испытаний систем ориентации и стабилизации в лабораторных условиях. Современное освоение космического пространства и, как следствие этого, усложнение технических требований к средствам обеспечения полета постоянно повышаются, соответственно, возрастают требования по обеспечению точности определения положения и ориентации космического аппарата. Приводится история развития приборов астроориентации и, в частности, звездных датчиков. Современный этап развития звездных датчиков наступил с появлением матричных приемников излучения: ПЗС- и КМОП-видеоматриц. Такие звездные датчики привязываются уже не к отдельным, заранее заданным звездам, а определяют свою ориентацию по изображениям групп звезд, видимых в поле зрения прибора. Приводятся примеры по их области применения, а именно определение ориентации датчика, наведение некоторого устройства, установленного на космический аппарат, и другие. Приводятся современные требованиях к астронавигации. Рассматриваются основные принципы наземной отработки системы ориентации и стабилизации космического аппарата с использованием имитаторов звездного неба. Это этап отработочных и автономных испытаний на аппаратно-программном стенде полунатурного моделирования. На сегодняшний день на предприятии АО «ИСС» для проведения данных типов испытаний космических аппаратов имеется комплексно-моделирующий стенд, использующий методы как математического, так и полунатурного моделирования, в состав которого входят различные имитаторы звездного неба. Развитие данных имитаторов имеет большую историю, приводится сравнительная таблица используемых ранее имитаторов. Показаны структуры как прошлых, так и современных имитатора звездного неба. В выводах говорится о необходимости создания метода, который позволит имитировать вращение космического аппарата со скоростями до 15-30°/с. Данный метод позволит проводить испытания системы ориентации и стабилизации современных космических аппаратов.
Бесплатно
Испытания жидкостных ракетных двигателей малой тяги в условиях глубокого вакуума
Статья научная
Испытания жидкостных ракетных двигателей малой тяги имеют особенности, определяемые специфическими условиями их эксплуатации в составе космических летательных аппаратов. Рассмотрены научно-технические решения, обеспечивающие выполнение требований по проведению огневых испытаний в условиях, соответствующих космическому пространству.
Бесплатно
Статья научная
Проведены исследования терморегулирующих покрытий углепластиковых элементов конструкций космических аппаратов, полученных ионно-плазменным напылением. Выявлены режимы получения покрытий, которые удовлетворяют требованиям по терморадиационным характеристикам.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные результаты испытаний лётных партий электронных компонентов (ЭК) на дозовые эффекты длительного низкоинтенсивного воздействия ионизирующих излучений космического пространства. Используемый подход обеспечивает экспериментально-расчетную оценку проектного радиационного запаса компонента в аппаратуре на этапе комплектования бортовой аппаратуры космического аппарата. Испытательный комплекс для выборочных испытаний лётных партий ЭК включает в себя две гамма-установки панорамного типа с регулировкой мощности дозы гамма-излучения Со-60 в диапазоне от 0,1 до 0,01 рад/с, а также систему дозиметрии для калибровки поля гамма-излучения по поглощенной дозе в кремнии с неопределенностью не более 2,5 %. Результаты испытаний для биполярных компонентов российского производства показали, что радиационная стойкость компонентов в зависимости от мощности дозы может иметь различный характер, выражающийся как в увеличении, так и в снижении радиационной стойкости при уменьшении мощности дозы. Обнаружены эпизодические случаи неконтролируемых изменений в технологии производства компонентов, происходящие в течение времени менее года и приводящие к изменениям в радиационной стойкости по дозовым эффектам до порядка величины. При поглощенной дозе ниже 30 крад в биполярных ЭК эффект мощности дозы может проявляться исключительно в повышенной скорости восстановления параметров ЭК после облучения при высокой мощности дозы в процессе последующего отжига при комнатной или повышенной до 100 °С температуре. Установлено, что в условиях переменной во времени мощности дозы, моделирующей последствия мощной вспышки на Солнце, в ЭК биполярной технологии, которые характеризуются эффектом, противоположным эффекту ELDRS, наблюдается временный параметрический отказ. Обнаруженные дозовые эффекты предложено принимать во внимание при корректировке стандартных методов испытаний.
Бесплатно
Исследование вихревых турбулентных потоков в поле центробежных сил
Статья научная
Рассмотрены особенности проточной части высокооборотного центробежного насоса с полуоткрытым рабочим колесом. Получены зависимости по расчету основных параметров вихревого турбулентного потока в поле центробежных сил полуоткрытого рабочего колеса насоса.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается и оценивается влияние некоторых конструктивных параметров на величину осевой нагрузки, возникающей при работе главного элемента активной жидкостной системы терморегулирования космического аппарата (КА) - электронасосного агрегата (ЭНА). Описаны и проанализированы основные причины возникновения осевой нагрузки в центробежном насосе с «осевым» принципом компоновки. Исследовались конструктивные параметры, влияющие на величину осевой нагрузки: положение рабочего колеса относительно диффузора ЭНА (положение выбиралось из расчета размерных цепей), наличие и размер разгрузочных отверстий в рабочем колесе, количество и форма лопастей рабочего колеса (рассмотрено количество лопастей 14 и 16). Были спроектированы и изготовлены рабочие колеса ЭНА с различным количеством и формами лопастей. Проведен ряд экспериментов по исследованию влияния всех перечисленных параметров: измерение расходно-напорных характеристик и величины осевой нагрузки при достижении определенного расхода. Дана оценка вклада каждого из перечисленных параметров на величину осевой нагрузки, возникающей при функционировании рабочего колеса. Была получена и проанализирована виброизмерительная информация на электродвигателе (ЭД) ДБЭ 63-25-6.3 с установленными поочередно рабочими колесами. В данном исследовании использовалась аддитивная технология печати DLP для изготовления рабочих колес, что значительно ускорило процесс испытаний. Полученные результаты способствуют расширению знаний о процессах, происходящих в рабочем колесе, позволяют осуществить выбор вышеперечисленных параметров на этапе проектирования, способных снизить величину осевой нагрузки, возникающей при работе центробежного ЭНА в системе терморегулирования КА. Результаты данной работы способны повысить надежность функционирования КА во весь срок активного существования, поскольку повышенная осевая нагрузка в ЭНА является причиной его преждевременной потери работоспособности.
Бесплатно
