Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
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
Определение характеристик цифровых регуляторов импульсных преобразователей напряжения
Статья научная
Развитие космического приборостроения идет по пути цифровизации. В частности, энергопреобразующая аппаратура космических аппаратов модернизируется путем внедрения цифровых систем автоматического управления взамен аналоговых. Это приводит к повышению эффективности системы электропитания, но в то же время возникает необходимость в создании способов определения их характеристик, которые позволят с высокой степенью точности подтвердить соответствие изготовленного прибора заданным при проектировании требованиям технического задания. В статье описаны особенности функционирования и предложен способ определения характеристик цифрового канала управления импульсным преобразователем напряжения. Предложенный подход представляет собой инструментарий для проверки правильности реализации как аппаратных частей канала управления, так и самого регулятора, представляющего собой программный код, реализованный на цифровых управляющих устройствах. Метод основан на определении степени соответствия откликов на типовые внешние воздействия аппаратно реализованного канала управления и его модели. На основе передаточных функций цифровых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой и конечной импульсной характеристикой, с использованием типовых встроенных моделей, в пакете имитационного моделирования Matlab Simulink смоделирован канал управления импульсным преобразователем напряжения, соответствующий испытываемому аппаратно-реализованному устройству. Описаны основные принципы построения программной архитектуры обеспечения эксперимента. Разработана структурная схема испытательного комплекса, включающая источники внешнего воздействия, сам канал управления и средство управления проведением испытаний (в данном случае персональный компьютер). Приведен пример применения такой методики для верификации параметров разработанного пропорционально-интегрального дифференциального регулятора. Экспериментально показана работоспособность и точность предложенного способа определения характеристик канала управления по реакции на последовательность прямоугольных импульсов и путем построения логарифмической амплитудно-фазовой частотной характеристики. Применение такого метода верификации в условиях производства позволит обеспечить полную проверку отдельных цифровых управляющих устройств энергопреобразующей аппаратуры с замкнутыми обратными связями еще на этапе разработки приборов, что позволит исключить ошибки в реализации регуляторов в контурах управления.
Бесплатно
Статья научная
Предложен способ измерения ширины плотности распределения энергии в поперечном сечении электронного пучка, учитывающий форму кривой распределения. Способ основан на вычислении энтропии распределения. Рассмотрен метод расчета ширины распределения по зондовым характеристикам.
Бесплатно
Оптимальное управление разведением спицы трансформируемого рефлектора при наличии возмущений
Статья научная
Одним из перспективных видов космических аппаратов являются крупногабаритные трансформируемые рефлекторы. Такие аппараты доставляются на заданною орбиту в сложенном виде, а затем разворачиваются до рабочего состояния. Большая апертура позволяет значительно расширить возможности антенны. При этом возникают задачи плавного и надёжного раскрытия, настройки формы радиоотражающего сетеполотна, регулировка орбитального положения. Ввиду того что процесс раскрытия занимает длительное время, учёт возмущающих воздействий является важной проблемой. Наличие радиации, большого перепада температур, солнечного ветра оказывает влияние на всю систему и, главным образом, на диаграмму направленности. Также необходимо плавно раскрыть элементы конструкции, так как с увеличением диаметра радиоотражающей поверхности возрастают моменты инерции антенны, что приводит к длительным колебаниям. В данной работе рассмотрен процесс разведения спицы рефлектора при наличии возмущений и ошибок измерений. Решение задачи представлено с использованием теоремы разделения. Для оценивания параметров системы при наличии шумов измерений применен фильтр Калмана. Показана его работоспособность при различных значениях интенсивности шума. В качестве внешних возмущений и шумов измерений выбран случайный процесс типа белого шума. Задача управления решается при использовании алгоритма оптимального управления по иерархии целевых критериев. Показана возможность минимизации энергетических затрат путем интервального включения измерительных датчиков. Представлены результаты численного моделирования.
Бесплатно
Оптимизация наборадиагностических параметров
Статья научная
Проведена оптимизация выбора перечня параметров диагностирования авиационной техники, базирующаяся на анализе таблиц состояний.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена оптимизация расположения интерфейсных точек приборной панели космического аппарата (КА) с помощью модального анализа, а также проведен квазистатический расчет исследуемой панели, подтверждающий эффективность предложенных изменений конструкции панели. Приборная панель представляет собой трехслойную сотовую конструкцию, состоящую из двух алюминиевых пластин и сотового заполнителя. Сотовые панели обладают рядом достоинств: небольшая масса конструкции, высокая жесткость, удельная прочность. С помощью конечно-элементного моделирования определен диапазон собственных частот и форм колебаний приборной панели, что позволило определить оптимальное расположение точек крепления панели к корпусу КА для увеличения нижней границы диапазона собственных частот и повышения её несущей способности.
Бесплатно
Оптимизация структуры и параметров энергодвигательных систем большой энерговооруженности
Статья научная
Энергодвигательные системы космических аппаратов (КА) оказывают существенное влияние на возможность и эффективность решения целевых задач. В последние годы наблюдается тенденция к увеличению энерговооруженности КА. Это связано с существенным повышением энергопотребления целевых систем. Кроме того, широкое применение для выведения КА и коррекции его орбиты получили электроракетные двигательные установки, которые в процессе работы потребляют значительную электрическую мощность. Для создания КА с высокой энерговооруженностью возможно использование энергодвигательных систем с различными структурами, в том числе на базе ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Помимо хорошо известных ЯЭУ на основе термоэмиссионных преобразователей, интерес представляют ЯЭУ с газотурбинным преобразователем энергии. Данный тип энергоустановок обладает значительно большим КПД преобразования тепловой энергии в электрическую. В связи с наличием большого числа альтернативных вариантов энергетических установок, двигательных установок и накопителей электрической энергии возникла необходимость определения областей рационального использования различных структур энергодвигательных систем. Предложена методика расчета и получены области рационального использования энергодвигательных систем различного типа. В процессе исследований установлено, что при высоких значениях затрат характеристической скорости, высокой периодичности маневрирования и большой мощности целевой системы целесообразно применение ЯЭУ на базе газотурбинного преобразователя. Для ЯЭУ с газотурбинным преобразователем предложена математическая модель, которая позволяет оценить основные проектные параметры и провести оптимизацию по интересующему критерию. На основе полученной математической модели установлено, что требуемый диапазон температур на теплообменнике-холодильнике практически не изменяется с увеличением подводимой мощности. Кроме того, установлено, что КПД цикла в большей степени зависит от температуры на входе в турбину и температуры на входе в компрессор.
Бесплатно
Оптические измерительные системы и лазерные технологии для промышленных применений
Статья обзорная
Представлены результаты работ Конструкторско-технологического института научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук (КТИ НП СО РАН) по разработке, созданию и поставке новейших измерительных и лазерных технологий и систем для решения проблем безопасности в ядерной энергетике, на железнодорожном транспорте, в нефтедобывающей промышленности и в других отраслях. Приводятся технические характеристики ряда созданных приборов и систем.
Бесплатно
Статья научная
Обобщен опыт создания тепловых труб всех типов в научно-производственном объединении имени С.А. Лавочкина. Описаны удачные технические решения в создании контурных тепловых труб, нашедшие широкое применение в космической отрасли.
Бесплатно
Организация учета светового давления на поверхность космического аппарата
Статья научная
Описывается необходимость учета действующего на поверхность космического аппарата (КА) давления солнечного света и теплового излучения Земли. Рассматривается необходимость более точного определения характерной площади КА и её применение. Описывается технология расчета характерной площади современных КА, создание модели поверхности КА и формирование на её основе исходных данных. Оценивается возможность ускорения вычислительного процесса и варианты развития технологии расчета.
Бесплатно
Основные виды избыточности, применяемые в бортовом программном обеспечении для надежного
Статья обзорная
Рассматриваются основные виды избыточности, применяемые при проектировании программного обеспечения, их применение и реализация в бортовом программном обеспечении спутников связи и навигации для повышения надежности функционирования вычислительной системы в целом, ее устойчивости при обнаружении ошибок и методы их предупреждения
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе рассмотрены проблемные вопросы обеспечения стойкости бортовой аппаратуры космических аппаратов к воздействию ионизирующего излучения космического пространства (ИИ КП), существенно ограничивающего срок активного существования космического аппарата. В работе описывается методология обеспечения радиационной стойкости, разработанная специалистами АО «ИСС». Результатом проделанной работы является обеспечение гарантированного выполнения целевой функции космическими аппаратами (КА) с длительными сроками активного существования (САС) 15 и более лет. Среди комплекса факторов космического пространства (ФКП), воздействующих на КА, ионизирующее излучение космического пространства является основным фактором, ограничивающим САС. Воздействие энергетических частиц ИИ КП вызывает деградацию электронной компонентной базы (ЭКБ), которая приводит к сбоям и отказам бортовой аппаратуры (БА) и деградации ее функциональных поверхностей. Обеспечение радиационной стойкости КА является сложной комплексной задачей, одним из этапов которой является определение радиационной стойкости компонентов, комплектующих бортовую аппаратуру. В результате накопленного опыта по проведению радиационных испытаний и анализа их результатов специалистами АО «ИСС» была разработана методология, позволяющая гарантированно обеспечить радиационную стойкость КА в условиях сжатых сроков производства и оптимизированных затрат.
Бесплатно
Статья научная
Описываются цели и задачи наземной отработки бортовых комплексов управления космических аппаратов связи и навигации. Описаны подходы к построению испытательного стенда, принципы автоматизации испытаний. Дается оценка преимуществ и недостатков предложенных решений, а также перспективы развития испытательного стенда для перспективных космических аппаратов (КА).
Бесплатно
Статья научная
Предлагаются основные параметры и характеристики единой информационной системы обеспечения сопровождения и технической эксплуатации летательных аппаратов в условиях эксплуатации как по назначенному ресурсу, так и по состоянию.
Бесплатно
Статья научная
Особенностью трековых испытаний изделий авиационной и ракетной техники является разгон испытуемого объекта в составе каретки, скользящей по опорной поверхности рельсовых направляющих до назначенных скоростей его применения с помощью ракетных твердотопливных двигателей. В состав таких ракетных кареток входят жестко связанные с опорами скольжения (башмаками) ложементы для двигателей, узел крепления консольно расположенного испытуемого изделия, а также системы автоматического управления и измерения регистрируемых параметров. Датчики измерения виброускорений размещаются в башмаках и кронштейне крепления объекта испытания. Датчики предназначены для измерения вибрационных и ударных перегрузок элементов конструкции трекового снаряжения. Однако размеры и конструкция датчиков такова, что для их надежного функционирования в условиях высокоскоростных монорельсовых испытаний требуется их броневая защита. Из-за этого место установки датчиков выбирается в местах, позволяющих обеспечить такую защиту, вместо того чтобы разместить их в центрах масс конструктивных элементов каретки. Вследствие этого возникает проблема пересчета данных эксперимента на реальные перегрузки составных частей ракетных кареток и испытуемого объекта. При разгоне трековой каретки ракетными двигателями динамика движения характеризуется следующими режимами: пушечный старт из-за инерционности общей массы снаряжения воспринимается как импульсное воздействие по направлению движения в подвижной системе координат, далее разница сил тяги двигателя и сил аэродинамического сопротивления обеспечивает прирост скорости каретки. Силы трения скольжения не высоки и по мере увеличения аэродинамической подъемной составляющей в дальнейшем еще уменьшаются. Существующий рельсовый путь – трековая дорожка имеет неровности и отклонения от прямолинейности по вертикальной и боковой осям в неподвижной системе координат. Для обеспечения так называемого «условия прохождения», башмаки изготавливаются и устанавливаются с минимальными, но достаточными боковыми и вертикальными зазорами между контактными поверхностями. В следствие этого ракетная каретка испытывает случайные ударные воздействия от неровностей и рельсовых стыков, которые через конструкцию передаются к объекту испытания. Задача описания динамики движения каретки в процессе эксперимента является нелинейной из-за наличия боковых и вертикальных зазоров между башмаками и рельсом, поэтому в данной статье рассматриваются виброускорения, измеренные датчиками, размещенными на элементах конструкции при разгоне экспериментальной установки на ограниченном участке трека длиной до 600 м, т. е. до появления нелинейных эффектов. Кроме вибраций от башмаков на испытуемое изделие действуют переменные аэродинамические силы сопротивления и моменты от этих сил, они создают случайное пространственное переменное поле виброударных воздействий, приложенных к объекту испытания. Реакция конструкции на вынужденные колебания в местах расположения датчиков при сверхвысоких скоростях движения отражает сложную интегральную результирующую картину. Основной целью исследования является анализ реакции конструктивных элементов ракетной каретки на вибрацию по мере разгона до назначенных скоростей применения объекта на различных участках трека и в различные моменты времени полета с точки зрения прочности и устойчивости конструкции от предельных силовых воздействий. В работе приведена методика расчета реакции конструкции от случайных вибродарных воздействий в условиях нестационарного разгона экспериментальной монорельсовой установки, выполнен пример расчетов данных экспериментального пуска. Показано соответствие распределения плотности вероятностей регистрируемых сигналов виброускорений нормальному закону. Получены амплитудно-частотные спектры максимальных воздействий на конструкцию имитатора объекта испытания. Определены динамические коэффициенты передаточной функции сигналов виброускорений по направлению вертикальной оси от переднего башмака к датчику, размещенному в модели объекта испытания. Выполнен анализ мгновенных амплитудно-частотных характеристик сигналов вертикальных виброударных максимальных воздействий при переходе от трансзвуковой скорости ракетной каретки в сверхзвуковую. Определено, что отдельные максимальные значения амплитуды реакции имитатора объекта испытания, вычисленные по мгновенным амплитудно-частотным характеристикам, превышают на порядок аналогичные, полученные на основе Фурье преобразований.
Бесплатно
Основы эксплуатации планера без межремонтного ресурса
Статья научная
Рассмотрены вопросы, связанные с переходом на перспективные методы эксплуатации летательных аппаратов по состоянию. Особое внимание уделено обеспечению в новых условиях технического обслуживания и ремонта наиболее трудоемкого элемента летательного аппарата - планера.
Бесплатно
Особенности анализа надежности функциональных систем самолетов гражданской авиации
Статья научная
Рассматриваются методические вопросы анализа надежности, связанные с процедурами определения вероятности отказа и вероятности отказа на 1 ч полета по статистическим материалам установившегося процесса эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время с целью повышения выводимой массы широко применяется довыведение спутников на геостационарную орбиту собственной двигательной подсистемой. Так, только АО «ИСС» применило такую схему для нескольких космических аппаратов (КА) собственной разработки - «Экспресс-АМ5», «Экспресс-АМ6», «Экспресс-80», «Экспресс-103». Вместе с тем, можно отметить некоторое разнообразие подходов к осуществлению данной операции. В частности, довыведение указанных выше КА осуществлялось с помощью бортовой двигательной подсистемы на базе плазменных двигателей СПД-100. Операция осуществлялась одним или двумя двигателями. Применение двух двигателей КА «Экспресс-80», «Экспресс-103» было обусловлено стремлением уложиться по времени в разумную величину не более полугода при значительном увеличении выводимой массы. Однако и длительность довыведения порядка 150 суток, которая имела место при довыведении данных КА, также чрезмерно велика. Очевидно, что ее можно уменьшить при прочих равных условиях только увеличением располагаемой тяги двигателей. Этого можно достичь как увеличением тяги отдельных агрегатов, так и увеличением количества одновременно используемых двигателей. Поэтому для новых КА «Экспресс-АМУ3», «Экспресс-АМУ7» (размерностью аналогичных КА «Экспресс-80», «Экспресс-103»), для которых также предполагался парный запуск, были использованы оба этих способа. Для довыведения были применены два двигателя СПД-100В и дополнительно - двигатель типа СПД-140Д. Суммарная тяга связки двигателей позволяла рассчитывать на существенное снижение длительности довыведения по сравнению с КА «Экспресс-80», «Экспресс-103». Двигатель СПД-140 разработки АО ОКБ «Факел» был применен в России впервые. Для его питания в АО «НПЦ Полюс» был специально создан прибор управления и преобразования СПУ-140Д. Использование связки из трех двигателей позволило существенно уменьшить длительность операции довыведения на геостационарную орбиту.
Бесплатно
