Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Обеспечение теплового режима конструкций космического аппарата
Статья научная
Основное требование для бесперебойной работы космического аппарата - это его стабильный тепловой режим. Особо сложная задача - обеспечение стабильной системы терморегулирования аппарата с учетом жестких ограничений по энергетическим и массовым затратам на устройства терморегулирования. Эти задачи необходимо решать на каждом этапе создания спутников. На каждом этапе проводятся тепловые расчеты с выбором оптимальных теплофизических параметров. Такой объем работ составляет примерно десятую часть от всех работ со спутником. Необходимость теоретическо-экспериментального уточнения расчетных методик является актуальной задачей, которая позволит существенно снизить материальные и временные затраты на проектирование, испытания и доводку аппарата. Поэтому расчет и анализ тепловых режимов космических аппаратов является важным этапом при проектировании спутников. Наземные тепловакуумные испытания очень затратны как по времени, так и финансово. Суть концепции заключается в проведении только стационарных тепловых режимов в условиях максимальных и минимальных тепловых нагрузок на спутник в целом и его отдельные внешние элементы с последующим обеспечением сходимости результатов испытаний с расчетными результатами. А подтверждение промежуточных требований по обеспечению заданных тепловых режимов осуществляют расчетным путем. В статье рассмотрены задачи по обеспечению теплового режима конструкций космического аппарата; классификация устройств, применяемых для обеспечения теплового режима; наземная отработка теплового режима спутников связи при тепловакуумных испытаниях; обеспечение теплового режима космического аппарата связи при наземных электрических испытаниях; тепловой режим конструкций космического аппарата при транспортировании с завода-изготовителя на техническую позицию.
Бесплатно
Статья научная
В системах электропитания космических аппаратов, беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов в качестве первичных источников энергии широко используются солнечные батареи. Для энергоснабжения наземных автономных объектов находят применение возобновляемые источники энергии различной природы, позволяющие использовать энергию Солнца, ветра, волн, рек, приливов и т. п. Применение в составе автономной системы электропитания разнородных источников энергии позволяет осуществлять генерацию электрической энергии на интервалах времени, когда отсутствует поступление энергии от части используемых источников. Согласование первичных источников энергии с различными характеристиками и условиями работы в рамках одной системы электропитания приводит к возникновению дополнительных сложностей, связанных с регулированием мощности источников, что и определяет актуальность рассматриваемых задач. Цель исследования: разработка способов объединения первичных источников энергии с различными характеристиками и условиями работы в единую автономную систему электропитания и алгоритмов управления контроллерами этих источников. Задачи: создание имитационной модели системы электропитания в среде MATLAB/Simulink; разработка и проверка алгоритма управления контроллерами первичных источников, обеспечивающего поддержание желаемого тока заряда аккумуляторной батареи системы электропитания; разработка и проверка алгоритмов управления контроллерами первичных источников, обеспечивающих отбор максимальной мощности от каждого из нескольких первичных источников, в том числе и с минимизацией времени поиска точки максимальной мощности. Методы исследования: имитационное моделирование системы электропитания с использованием языка Simulink, входящего в состав программного пакета MATLAB 7.9. Результаты: разработана имитационная модель системы электропитания, включающая два источника энергии с различными характеристиками. При избытке мощности, генерируемой первичным источником энергии, контроллер источника энергии находится в режиме заряда аккумуляторной батареи заданным фиксированным током. При дефиците мощности первичного источника контроллер функционирует в режиме поиска экстремальной мощности. Структура системы электропитания позволяет управлять двумя источниками энергии независимо друг от друга. Таким образом, контроллеры источников энергии могут находиться в различных режимах работы, обеспечивая повышенную гибкость системы электропитания. Использование алгоритма управления на нечеткой логике увеличивает скорость поиска точки максимальной мощности, а также повышает точность работы алгоритма. Проведенные с использованием разработанной модели испытания подтвердили работоспособность алгоритмов управления контроллеров солнечной батареи во всех режимах работы. Подтверждена работоспособность алгоритма выбора режима работы контроллеров в различных условиях. Предложенные алгоритмы позволяют осуществлять эффективное регулирование мощности первичных источников энергии в зависимости от различных условий работы автономной системы электропитания.
Бесплатно
Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 1)
Статья научная
Представлен обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн. Рассмотрены принципы классификации антенн.
Бесплатно
Обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн (часть 2)
Статья научная
Представлен обзор конструкций современных трансформируемых космических антенн. Рассмотрены принципы классификации антенн.
Бесплатно
Статья научная
Приведены краткие сведения по истории развития фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) (кремние- вых и на основе соединений АIIIBV) и солнечных батарей на их основе для космических аппаратов. Перечислены основные факторы космического пространства и показана эволюция структуры и конструкций. Приведена принципиальная структура современных трехкаскадных InGaP / InGaAs / Ge солнечных элементов с указанием функционального назначения слоёв, их основных характеристик. Объяснен механизм деградации электрических параметров таких фотопреобразователей под действием космической радиации и показана возможность минимизации данного негативного эффекта. Описаны основные методы и особенности технологии изготов- ления трехкаскадных ФЭП. Приведен обзор ФЭП космического назначения на основе соединений АIIIBV основ- ных мировых производителей из США, Германии, Италии, России с иллюстрацией их внешнего вида, описанием особенностей конструкций и основных свойств. Показано, что наиболее распространенным является размер ФЭП с площадью ~ 30 см2. Представлены сведения о созданных трехкаскадных InGaP / InGaAs / Ge ФЭП большой площади (до ~ 60-65 см2). Показан мировой уровень эффективности преобразования солнечной энергии (КПД), достигнутый в промышленном производстве, составляющий 26-30 %. Приведены сведения о ФЭП для преобразования концентрированного солнечного излучения. Показаны основные направления повы- шения характеристик ФЭП на основе соединений АIIIBV.
Бесплатно
Статья научная
Представлен обзор технических решений, предназначенных для использования современных технологий электронного космического приборостроения применительно к разработке бортовых комплексов управления для сверхмалых космических аппаратов типа CubeSat. В качестве перспективных рассмотрены технология «система на кристалле» и сетевая технология Space Wire. Отмечается широкая мировая практика применения и преимущества использования данных технологий. Приводятся конкретные технические решения, использующие данные технологии, анализируется возможность и целесообразность их применения для проектирования бортового комплекса управления сверхмалого космического аппарата, учитывая его критические особенности по размерам, массе, энергопотреблению. Делается вывод о перспективности создания бортового комплекса управления для сверхмалого космического аппарата на основе интеграции в одном кристалле FPGA открытого IP-ядра процессора LEON 3 и маршрутизирующего коммутатора SpaceWire, определяющего сетевую архитектуру сверхмалого космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
При проектировании космических аппаратов (КА) прикладного назначения необходимо определить тип двигательной установки коррекции орбиты. В настоящее время проводятся интенсивные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИР и ОКР) по созданию электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ) в широком диапазоне мощностей. Уточняются области рационального применения ЭРДУ в сравнении с другими типами двигательных систем. Эта проблема особенно актуальна для малых КА.
Бесплатно
Объектив камеры сопровождения для спутникового лазерного дальномера оптического диапазона
Статья научная
Рассмотрены варианты расчета комбинированной оптической системы для лазерного спутникового дальномера, включающей расширитель лазерного пучка и объектив камеры сопровождения в оптическом диапазоне. Расширитель лазерного пучка представляет катадиоптрическую систему диаметром 320 мм, имеющую 7-кратное увеличение для длин волн от 400 до 2000 нм дифракционного качества по всему полю зрения без дополнительной перефокусировки. В обратном ходе лучей расширитель играет роль питающей оптики объектива в оптическом диапазоне. Эквивалентное фокусное расстояние объектива равно 1753 мм. Рассмотрены два варианта объектива: с использованием обычных марок стекла и с использованием стекла, имеющего особый ход дисперсии. Приводится анализ изображения точечных источников и распределение световой энергии в пятне рассеяния точечного источника. В предложенной оптической системе используется фокус Куде, позволяющий использовать аппаратуру, установленную стационарно. При расчете оптической системы радиусы кривизны всех сферических поверхностей выбраны из рядов значений, рекомендуемых ГОСТ 1807-75, что удешевляет технологию изготовления.
Бесплатно
Оперативное обновление аэронавигационных баз данных на воздушных судах
Статья научная
Предлагается новая система обновления аэронавигационных баз данных. Цели и задачи создания такой системы сходны с задачами международного проекта внедрения FANS CNS/ATM.
Бесплатно
Статья научная
Разработанный авторами контактный метод управления диаметром вытягиваемого монокристаллического слитка из расплава по способу Чохральского позволяет определить величину коррекции сигнала управления по диаметру в зависимости от изменения высоты столбика мениска кристалла при выращивании конусной части кристалла.
Бесплатно
Статья научная
Ставится задача оценить величину возмущающего момента системы наведения антенн (СНА), действующего на космический аппарат (КА), при проведении экспериментальной отработки. Для этого используется стенд инерционный (СИ), способный создавать реальные инерционные нагрузки. Оцениваются величины возмущающих моментов, создаваемых при движении антенны с постоянной скоростью, а также при наборе и снижении скорости при отработке приближения к целеуказанию. Дается оценка полученному значению возмущающего момента, приведенного к посадочному месту блока механического (БМ) СНА. Оценивается величина возможного углового отклонения КА при воздействии на него возмущающего момента, создаваемого при движении антенны. С учетом требований по точности ориентации антенн и КА «Луч-5» полученные результаты считаются приемлемыми и могут использоваться для оценки влияния на точность ориентации аппарата и ориентацию в пространстве антенны при наведении на наземные пункты, международную космическую станцию, КА, находящиеся на низкой и круговой орбитах.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод определения параметров резонансного контура стабилизатора напряжения на базе квазирезонансного преобразователя.
Бесплатно
Определение допустимых значений выходного импеданса автономной системы электропитания
Статья научная
Описана методика определения допустимых значений выходного импеданса автономной системы электропитания на ранних этапах проектирования в условиях ограниченной информации о каналах электропотребления. Проведено исследование зависимостей входного импеданса канала электропотребления с вторичным источником питания от его параметров с использованием моделей каналов в формате PSpice. Предложен способ ослабления требований к выходному импедансу системы электропитания.
Бесплатно
Статья научная
Приведены основные преимущества активных магнитных подшипников при использовании их в качестве опор роторов электродвигателей-маховиков систем ориентации и стабилизации космических аппаратов. Обоснована необходимость в устройстве арретирования, обеспечивающем жесткую механическую фиксацию ротора относительно корпуса электродвигателя-маховика не только при его транспортировке и выводе космического аппарата на орбиту, но и при возникновении нештатных ситуаций в процессе орбитальной эксплуатации. Предложено устройство арретирования, содержащее страховочные подшипники, установленные на конических фиксаторах, перемещающихся в осевом направлении под действием сил притяжения электромагнитов и постоянных магнитов. Разработана методика определения требуемого перемещения фиксаторов, при котором одновременно обеспечивается бесконтактная левитация ротора в магнитном поле в штатном режиме работы и исключается возможность контакта ротора со статорными элементами системы активного магнитного подвеса в аварийных ситуациях. Рассматриваются различные варианты смещения ротора относительно его номинального положения: поступательные перемещения, повороты вокруг поперечной оси электродвигателя-маховика, а также случаи одновременного поступательного и углового перемещения. Исходя из характера динамического поведения вращающегося ротора в активном магнитном подвесе, рассчитываются результирующие колебания ротора, представляющие собой сумму колебаний его центра масс вдоль поперечных осей, обусловленных остаточной статической неуравновешенностью, и угловых колебаний вокруг данных осей под действием моментной неуравновешенности. В ходе анализа вынужденных колебаний и частотного анализа ротора рассчитываются собственные частоты, соответствующие им моды колебаний и амплитудные значения перемещений элементов ротора с учетом коэффициента жесткости системы активного магнитного подвеса. Разработанная методика позволяет не только судить о достаточности осевого перемещения фиксаторов устройства арретирования, исключающего возможность контакта ротора и статорных элементов системы активного магнитного подвеса, но и проверить отсутствие контакта вращающегося ротора с другими элементами электродвигателя-маховика, например, статорами электродвигателя и датчиком положения ротора.
Бесплатно
Определение навигационных параметров объектов в условиях действия помех различного происхождения
Статья научная
Рассмотрена разработка метода повышения помехоустойчивости аппаратуры потребителей посредством комплексирования глобальных навигационных спутниковых систем-приемников и инерциальных датчиков. К недостаткам спутниковых радионавигационных систем можно отнести невысокую надежность угловых измерений, достаточно длительное время разрешения фазовой неоднозначности, недостаточную длину базовых линий интерферометра, которые непосредственно влияют на погрешность измерений пространственной ориентации. Предложен метод комплексирования данных датчиков с угломерной аппаратурой спутниковых радионавигационных систем, который дает возможность повысить эффективность использования угломерной аппаратуры потребителей за счет того, что эти системы определяют одни и те же параметры пространственного положения объекта. Кроме того, данный метод позволяет сузить полосы пропускания следящих систем спутниковых радионавигационных систем до минимума, обеспечивая точность и помехоустойчивость, близкие к потенциальным. В интегрированных инерциально-спутниковых навигационных системах комплексирование позволяет устранить инструментальные погрешности, такие как дрейф гироскопических датчиков, до минимума сокращает время начальной выставки. Наиболее целесообразно использование тесно связанных интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем с интеграцией по выходным параметрам. Такие системы по параметрам близки к оптимальным и не требуют кардинальной переработки аппаратурных средств. В свою очередь, тесно связанная система требует доработки аппаратурных и программных средств как у инерциальных навигационных систем, так и у спутниковых радионавигационных систем на всех уровнях. Если такая доработка невозможна, например, при использовании импортной аппаратуры, то комплексирование обеспечивается только вторичной обработкой или на уровне выходных данных. В первом случае это слабосвязанная система, а во втором - разомкнутая система.
Бесплатно
Определение оптимальной дозы заправки тепловых труб с продольными канавками
Статья научная
Представлено уточнение метода определения оптимальной дозы заправки тепловых труб с продольными канавками, с точки зрения теории о заглублении радиуса мениска и самого мениска. В предложенной расчетной модели учитывается перепад температур на тепловых трубах (ТТ) с учетом блокирования жидкостью части конденсаторной зоны за счет технологии изготовления и эксплуатационных условий (температурный диапазон работоспособности ТТ). Проведен анализ трех видов профилей тепловых труб с продольными канавками.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача определения оптимальных параметров закона управления нагружением летательного аппарата при проведении ресурсных испытаний. Исследования проведены на компьютерных моделях испытательных стендов самолетов Ту-154 и Ту-204. Достоверность результатов подтверждена их сравнением с данными натурных испытаний. Показано, что компьютерная модель позволяет уже на этапе проектирования испытательного стенда определить оптимальные параметры систем нагружения с учетом упругости конструкции и других свойств стенда.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассматривается возможность определения навигационных параметров объекта (координат, скорости и направления движения, параметров частотно-временной шкалы, пространственной ориентации) на основе результатов измерения радионавигационных параметров (задержки, доплеровского сдвига частоты и др.) ретранслированных сигналов НКА.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача определения погрешности наведения на стык по сохраненным координатам. Предлагается эффективная методика анализа помех и методика обработки траектории сохраненных координат стыка.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены результаты экспериментальных исследований по определению условий возникновения разрядных процессов в высоковольтном оборудовании космических аппаратов. Даны критерии для формирования системы граничных условий, реализация которых может привести к развитию разрядных процессов.
Бесплатно
