Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Идентификация модели солнечной батареи
Статья научная
Предложена идентифицированная теоретическая модель солнечной батареи, содержащая элемент формализации. Разработанная модель позволяет производить практические расчеты в диапазоне от холостого хода до короткого замыкания.
Бесплатно
Измерение давления внутри негерметичного приборного отсека геостационарного космического аппарата
Статья научная
В процессе летной эксплуатации космических аппаратов в негерметичном исполнении, бортовая аппаратура находится в окружении собственной атмосферы. В АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» (АО «ИСС») совместно с Московским авиационным институтом (национальным исследовательским университетом) (МАИ) разработана и программно реализована математическая модель для оценок динамики давления собственной атмосферы негерметичного отсека и выбора проектных параметров и конструктивного исполнения вентиляционных отверстий негерметичного приборного отсека. Также проведена расчетная оценка динамики спада давления собственной атмосферы негерметичного приборного отсека по данной математической модели. Для натурного измерения давления внутри негерметичного приборного отсека в процессе летной эксплуатации в состав геостационарного космического аппарата был интегрирован блок датчиков давления совместной разработки АО «ИСС» и Новосибирского государственного университета. Блок состоит из двух датчиков: полупроводниковый датчик на основе МЕМС-технологии (микро-электромеханическая система) и инверсно-магнетронный датчик с холодным катодом. В целом блок датчиков давления обеспечивает измерение давления от 790 до 1·10-8 мм рт. ст. Авторами приведены результаты измерений давления внутри негерметичного приборного отсека в первые шесть месяцев эксплуатации космического аппарата на геостационарной орбите. Также в данной статье проведено сравнение результатов натурного измерения давления и расчетного спада давления, полученного с помощью математической модели, в космических аппаратах с негерметичным исполнением приборного отсека.
Бесплатно
Измерение дальности с помощью модифицированного эффекта Доплера
Статья научная
Предложена методика высокоточного измерения дальности с использованием модифицированного эффекта Доплера.
Бесплатно
Статья научная
Приведено описание автоматизированного емкостного измерителя локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Представлены конструкция, результаты калибровки открытых малогабаритных емкостных датчиков, а также электронная аппаратура, которые позволяют проводить измерения локальной толщины пленки рабочей жидкости на поверхности конденсации внутри тепловых труб, предназначенных для создания систем охлаждения теплонапряженных конструкций космических аппаратов. Системы охлаждения космических аппаратов на основе тепловых труб (ТТ) могут иметь сложную пространственную и различную топологическую конфигурацию. Движение теплоносителя в таких системах должно быть тщательно изучено в наземных условиях, и должны быть определены граничные и предельные параметры и диапазоны устойчивости работы ТТ. Для проведения подобных исследований необходимо современное измерительное оборудование, которое должно быть введено внутрь ТТ с целью контроля толщины, температуры и в дальнейшем скорости течения пленки теплоносителя. Разработанная электронная аппаратура, установленная на небольших печатных платах непосредственно на крышках коротких ТТ, состоит из измерительного и опорного высокочастотных генераторов, смесителя и фильтра низких частот. Оба генератора выполнены на двух одинаковых широкополосных усилителях EL4551 (INTERSIL), обеспечивающих усиление сигналов частотой до 90 МHz. Схема каждого генератора построена на последовательном LC колебательном контуре, параллельно емкости которого подключают измерительный и опорный емкостные датчики, установленные в измерительной и опорной ТТ. С выходов усилителей измерительный и опорный сигналы подаются на входы балансного смесителя типа ADE-1, далее - на фильтр низких частот, осциллограф и компьютер. Измерены усредненные во времени значения толщины пленки конденсата в зависимости от тепловой нагрузки на капиллярно-пористый испаритель. Погрешность измерений не превышает 2·10-3мм. Показано, что толщина пленки конденсата резко уменьшается с увеличением тепловой нагрузки на испаритель короткой низкотемпературной тепловой трубы, тепловое сопротивление пленки на поверхности конденсации дости- гает 60 % от полного теплового сопротивления короткой тепловой трубы с капиллярно-пористым испарителем.
Бесплатно
Статья научная
Проведена проектировка тензометрического измерительного преобразователя в рамках подготовки инст- рументальной базы для выявления зависимости силовых параметров, а именно, силы сопротивления резанию прочных снежно-ледяных образований (ПСЛО). Актуальность статьи обусловлена необходимостью выполне- ния программы «Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации на период до 2020 года» и реализацией стратегии её выполнения. Это влечет за собой разработку новых рабочих органов специальных машин аэродромно-технического обеспечения, выполненных на базе дискового режущего инстру- мента. На этапах проектирования необходимо знать силовые параметры, действующие на рабочий орган. Описаны условия проведения лабораторных экспериментов по изучению процесса взаимодействия дискового режущего инструмента с ПСЛО. Показан процесс выбора оптимального с точки зрения необходимых дефор- маций места наклейки тензорезисторов и способ сборки их в измерительные мостовые схемы. Сделаны выводы о корректности подбора материала тензометрического элемента. Подтверждена гипотеза об ис- ключении взаимного влияния измеряемых составляющих друг на друга. Получены тарировочные коэффициен- ты преобразования напряжения в значение силы для каждой составляющей усилия резания. Подчёркивается важность проведения тарировки измерительного преобразователя перед проведением очередного опыта. Работа является продолжением серии экспериментальных лабораторных исследований процессов взаимодей- ствия дискового режущего инструмента с ПСЛО в течение ряда лет, проводимых в Сибирском федеральном университете.
Бесплатно
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
В настоящее время большинство малых космических аппаратом (МКА) становятся все более актуальными в современной космической индустрии. Для успешного выполнения возложенных на них задач МКА должны быть некоторым образом сориентированы в пространстве относительно Земли. За эту задачу отвечает система ориентации и стабилизации (СОС), необходимая для контроля и управления положением МКА в пространстве. На данный момент задачи для МКА в основном не требуют сложных поворотных маневров и высокой точности ориентации, поэтому большое распространение для них получили пассивные и комбинированные СОС. Такие системы имеют большой ресурс работы, отличаются простотой, высокой надежностью и малой массой. Одной из типовых систем, используемых в современной космической технике, является гравитационная система. Принцип гравитационной СОС основан на использовании силы тяжести, действующей на тело, и моментов инерции относительно трех взаимно ортогональных осей. В данной статье предлагается проект МКА CubeSat размера 3U с гравитационной системой ориентации. Конструкция такого спутника требует наличие устройство гравитационной стабилизации, необходимое для развёртывания МКА после отделение его от ракеты-носителя, а также для создания восстанавливающего момента. Гравитационное устройство предполагается поместить между жестко скрепленных 2U МКА и третьим U МКА. Преимущество такой конструкции заключается в том, что появляется возможность поместить на МКА больше полезного груза, не перегружая его различными приборами для системы ориентации и стабилизации.
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
