Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Особенности задания функции демпфирования в конечно-элементных моделях космических аппаратов
Статья научная
Динамический анализ конструкций космических аппаратов занимает ключевое место в процессе их разработки. Так, например, изделия космической техники подвергаются воздействию различных нагрузок, в том числе динамических, от ракеты-носителя при выведении на орбиту. Определение параметров демпфирования является важной составляющей в анализе отклика конструкции на внешнее воздействие. В связи с этим важно знать демпфирующие свойства рассматриваемой конструкции. В статье приведены выкладки из источников, посвященных разработке космической техники и содержащих сведения о демпфировании в конструкциях. Целью работы является повышение точности расчетов с применением конечно-элементных моделей. В работе продемонстрированы результаты поиска способа (формы) задания функции демпфирования в среде Femap, который обеспечивал бы корректные уровни частотного отклика конструкции на прикладываемое воздействие. Расчётный эксперимент проводился на основе конечно-элементной модели консольной балки. Для анализа частотного отклика использовалась таблица частот, полученная на этапе модального анализа. Из приведенного спектра собственных частот для исследования была выбрана одна частота. Для неё впоследствии демпфирование задавалось несколькими способами, чтобы выявить тот, который позволил получить наиболее корректное значение отклика на рассматриваемой частоте.
Бесплатно
Статья научная
В процессе испытания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) прямое измерение тяги осуществляется с помощью силоизмерительных устройств (СИУ). Целью работы было на основе существующих данных из теории огневых испытаний и устройств испытательных стендов выделить особенности конструкций СИУ и предложить вариант по улучшению работы данной стендовой системы. В работе рассмотрены основные принципиальные силовые схемы СИУ на примере силоизмерительных систем действующих огневых испытательных стендов ЖРД, а также рассмотрены особенности работ по подготовке системы силоизмерения к испытанию. Рассмотрены типы отработанных в практике градуировочных систем, их достоинства и недостатки, составляющие погрешности градуировки. Предложен вариант модернизации СИУ, в частности, внедрение в градуировочную систему в качестве силозадающего элемента электромеханического привода на базе планетарного ролико-винтового механизма (ПРВМ). Приведена возможная общая концептуальная схема работы силового привода в составе градуировочной системы СИУ. Рассмотрены достоинства и недостатки, прогнозируемые эффекты внедрения. Более детальный анализ данного предложения может послужить поводом для модернизации конструкции того или иного конкретного действующего СИУ на огневом стенде испытания ЖРД или же явиться рабочим вариантом при проектировании нового СИУ.
Бесплатно
Особенности испытаний агрегатов с низкой частотой резонанса на механические воздействия
Статья научная
Рассматривается проблема квалификации агрегатов и узлов космических аппаратов на стойкость к механическим воздействиям. Для агрегатов, имеющих элементы с низкой собственной частотой, предлагается подход, дополняющий автономные испытания динамическим анализом с учетом способа их интеграции в конструкцию космического аппарата. Результат динамического анализа подтверждается испытанием агрегатов, в данном случае компенсатора объема в активной системе терморегулирования, в составе макета космического аппарата для динамических испытаний, а содержание программы автономных испытаний такого агрегата устанавливается на основании данного подхода.
Бесплатно
Особенности испытаний жидкостных ракетных двигателей малой тяги
Статья научная
Жидкостные ракетные двигатели малой тяги (ЖРДМТ) являются основными двигателями, применяемыми в системах управления космических летательных аппаратов (КЛА). Они могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах, при этом работа в импульсном режиме является одной из наиболее характерных особенностей. Достоверное заключение о надежности созданных двигателей возможно только на основе испытаний их опытных образцов в реальных либо в значительной степени приближенных к реальным условиям. При создании ЖРДМТ для КЛА различного назначения в процессе конструкторской (опытной) отработки большое внимание уделяется вопросам методологии стендовых испытаний, техническому оснащению стендов, имитирующих воздействие физических условий космического пространства, а также применению диагностических методов и аппаратуры для проведения различных физических исследований и измерений. Эффективность наземной (стендовой) отработки обеспечивается имитацией условий натурных испытаний и учетом влияния всех эксплуатационных факторов, воздействующих на достоверность оценки показателей надежности при конструкторской отработке в наземных условиях. Особое место в вопросах достижения эффективности испытаний занимают требования по обеспечению точности и достоверности результатов испытаний. Значительный объем испытаний при отработке ЖРДМТ следует проводить в условиях требуемого вакуума на стендах, оборудованных барокамерами с вакуумными системами. Для повышения эффективности имитации высотных условий предложено использовать барокамеру с трубчатым экраном, в который подается жидкий азот с необходимым расходом. Импульсные режимы работы ЖРДМТ инициируют в трубопроводах неустановившиеся (низкочастотные) процессы движения компонентов топлива. Рассмотрены методы обеспечения динамического подобия характеристик систем питания двигателя компонентами топлива на стенде и в двигательной установке, в том числе соответствие гидравлических, инерционных и волновых характеристик питающих магистралей.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается один из подходов к обеспечению безотказности функционирования механических устройств одноразового срабатывания на космических аппаратах. Приводится перечень процедур по реализации указанного подхода.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются шунтовые секционные стабилизаторы напряжения с тремя законами управления секциями. Выявлены параметры, существенно влияющие на работу стабилизаторов, которые необходимо учитывать при проектировании и синтезе шунтовых секционных стабилизаторов.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена особенностям разработки перспективного российского космического аппарата (КА) «Интергелио-Зонд», на котором в качестве маршевой используется электроракетная двигательная установка (ЭРДУ). Он должен исследовать околосолнечное пространство с близких расстояний (60-70 радиусов Солнца) и внеэклиптических наклонений. Проект должен быть разработан, исходя из запуска космического аппарата с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Союз-2» и разгонного блока «Фрегат». При разработке схемы полёта предполагается, что через 5 лет аппарат должен выйти на орбиту с максимальным наклонением. Его траектория формируется с помощью гравитационных маневров у Земли и Венеры. Задачей первого этапа схемы полёта является максимизация асимптотической скорости подлёта к Венере. Он условно назван эклиптическим, так как траектория КА располагается практически в плоскости эклиптики. На втором, «внеэклиптическом», этапе наклонение орбиты увеличивается за счёт гравманевров у Венеры, причём для осуществления последующей встречи орбита космического аппарата должна быть в так называемом резонансе с орбитой Венеры, т. е. периоды их орбит должны относиться как целочисленные дроби вида 1/1, 2/3, 3/4 и т. д. Для минимизации длительности формирования рабочей орбиты необходимо использовать орбитальные резонансы малого порядка. Рассмотрены три варианта оснащения КА «Интергелио-Зонд» двигательными установками (ДУ): один вариант с «химической» ДУ и два варианта с ЭРДУ на базе RIT-22 и СПД-140Д. Приведены описания этих вариантов конструкции. В соответствии с ними разработаны схемы полёта, позволяющие доставить КА за время активного существования на гелиоцентрическую орбиту с требуемыми параметрами. Представлены основные характеристики траекторий. Комбинированная ДУ позволяет реализовать разработанную траекторию и при этом обеспечить штатную работу целевой аппаратуры, осуществляя коррекцию, ориентацию и стабилизацию на однокомпонентной ДУ. Представленная схема комбинированной ДУ с применением двигателей производства ОКБ «Факел» позволяет достичь заданных параметров орбиты вокруг Солнца и провести комплекс экспериментов в течение заданного срока активного существования КА «Интергелио-Зонд».
Бесплатно
Статья научная
Представлены методологические аспекты, лежащие в основе создания «интеллектуальных» конструкций (ИК) на основе диэлектрических полимерных материалов, применяемых в системах космических аппаратов для обеспечения их формо- и размеростабильности. Рассматриваются вопросы математического моделирования таких систем, а также подходы, связанные с экспериментальными исследованиями таких систем. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований таких материалов и систем, позволяющих осуществлять проектировочный анализ таких систем
Бесплатно
Особенности статических испытаний космических аппаратов
Статья научная
Перечислены особенности статических испытаний (СТИ) космических аппаратов. Рассмотрены действующие нагрузки и расчетные случаи. Названы цели СТИ. Описаны СТИ отсеков и силовых узлов на стадии проектирования, а также испытания космических аппаратов в сборе. Приведены структурные схемы СТИ.
Бесплатно
Особенности формирования кавитационных каверн в центробежном высокооборотном насосе
Статья научная
Рассмотрены особенности кавитационных процессов в проточной части высокооборотного центробежного насоса. На основе высокоскоростной регистрации по визуализации формирования кавитационной каверны представлены экспериментальные материалы, характеризующие форму, объем и параметры развития кавитационной полости. Получена зависимость изменения объема каверны при работе центробежного насоса в диапазоне параметров, характеризующих срывной режим насосного агрегата и следующие за ним кавитационные автоколебания в гидросистеме ЖРД.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены методические вопросы экспериментального определения стойкости композиционных материалов к эрозионному воздействию струй стационарных плазменных двигателей (СПД). Предложен метод определения «сухой» массы образца по результатам обезгаживания. Приведены экспериментальные зависимости коэффициента распыления углепластика от угла падения ионов, ионного флюенса и ориентации волокон относительно потока плазмы.
Бесплатно
Относительный метод передачи сигнала с одновременной коррекцией параметров среды распространения
Статья научная
Рассмотрены вопросы кодирования сигналов при передаче и декодирования при приеме. Декодирование на приеме объединено с компенсацией амплитудно-частотных и фазо-частотных искажений среды распространения. Сделан анализ технических характеристик предлагаемого метода.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты выполненных расчетно-экспериментальных исследований влияния диаметра воздушного винта на акустические характеристики винтомоторной силовой установки (СУ) легкого самолета с целью определения метода снижения шума на местности данного класса самолетов за счет изменения диаметра воздушного винта при условии сохранения аэродинамического и геометрического подобия винтов и неизменности частоты вращения. Экспериментальный метод основан на сравнительном анализе измеренных в статических условиях акустических характеристик силовых установок легких винтовых самолетов МАИ-223М и F30, отличающихся только диаметрами винтов и, соответственно, окружными скоростями при постоянной частоте вращения винтов. Расчетная оценка базируется на полуэмпирическом методе расчета шума воздушных винтов. В результате выполненных исследований установлено, что незначительное уменьшение диаметра винта на 3,3 % приводит к снижению суммарного шума силовой установки легкомоторного самолета на 1,5 дБ. При этом ожидаемое расчетное значение величины снижения гармонического шума винта от аэродинамической нагрузки составляет 1,2 дБ. Различие расчетных и экспериментальных данных объясняется тем, что при расчете не учитывалась составляющая шума винта от вытеснения. На основании полуэмпирической модели шума воздушного винта получено соотношение для определения влияния диаметра винта на гармоническую составляющую шума винта от аэродинамической нагрузки при условии геометрического и аэродинамического подобия винтов, а также при условии постоянства частоты вращения. Сравнение уровней звуковой мощности высокочастотного широкополосного излучения (1000-5000 Гц) СУ самолетов МАИ-223М и F30, имеющих аэродинамически подобные винты разного диаметра, показало, что различие в уровнях звуковой мощности может быть связано не только с различием в диаметрах винтов, но и с наличием дополнительных источников генерации шума, связанных с компоновкой винтомоторной силовой установки на самолете (в частности, обтекание индуктивным потоком от винта воздухозаборника маслорадиатора двигателя).
Бесплатно
Статья научная
Определены сферы возникновения синергии и предложены методы оценки синергетического эффекта в рамках решения задачи формирования системы контроллинговых показателей деятельности предприятия с целью оценки влияния выделенных типов реструктуризации на инновационный потенциал предприятий РКП.
Бесплатно
Оценка времени обезгаживания негерметичного приборного отсека космического аппарата
Статья научная
Представлена расчетная модель и результаты оценок времени обезгаживания негерметичного приборного отсека (НГПО) космического аппарата (КА) в начальный период эксплуатации. Показано, что основное влияние на динамику процесса обезгаживания НГПО оказывают динамика массовыделения находящихся в нем материалов. Влияние газодинамических процессов истечения из замкнутого объема значительно менее существенно. Определено характерное время обезгаживания НГПО, которое составило величину порядка 2...3 недель.
Бесплатно
Статья научная
Перспективы развития космической техники в настоящее время тесно связаны с созданием принципиально новых крупногабаритных космических конструкций. При проектировании крупногабаритных систем, схема которых допускает автоматическое изменение конфигурации конструкции, необходимо учитывать ударные нагрузки. Они неизбежно возникают при фиксации рабочего состояния конструкции на орбите по завершению процесса её раскрытия. Для обеспечения плавного, надежного и безударного раскрытия крупногабаритных космических конструкций предполагается использовать силовые приводы с активными элементами, выполненными из материала никелида титана, обладающего эффектом памяти формы. В предлагаемом силовом приводе с эффектом памяти формы применен активный элемент в виде проволоки, изготовленной из материала никелида титана, нагреваемого в процессе работы путем пропускания через него электрического тока. Одним из главных параметров для привода раскрытия крупногабаритных конструкций является его деформационно-силовая характеристика. В работе были проведены экспериментальные исследования, направленные на изучение данной характеристики активного элемента привода. Изучение деформационно-силовой характеристики проводилось при двух видах нагружения: в одном усилие изменялось в процессе проведения испытания, а в другом - оставалось неизменным. Стоит отметить, что величина деформации, которую может произвести активный элемент, напрямую связана с величиной и характером силы сопротивления, приложенной к нему. В эксперименте активный элемент продемонстрировал значительное перемещение при значительной нагрузке. Полученные экспериментальные данные показывают принципиальную возможность использования активных элементов из материала с эффектом памяти формы в приводах раскрытия крупногабаритных космических конструкций. Полученная характеристика будет играть важную роль в разработке математической модели функционирования активного элемента из материала с эффектом памяти формы для раскрытия космической конструкции изменяемой конфигурации.
Бесплатно
Оценка инновационного потенциала как фактора конкурентоспособности вуза
Статья научная
Рассматривается инновационный потенциал как один из основных факторов конкурентоспособности высшего учебного заведения. Даны понятия «конкурентоспособность» и «инновационный потенциал вуза». Обоснована актуальность проблемы, выделены факторы конкурентоспособности вуза. Выявлены группы показателей для оценки уровня инновационного потенциала вуза.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод оценки коэффициента готовности спутниковой линии связи оптического диапазона «геостационарный космический аппарат - наземный пункт» на основании метеоданных, содержащих значения облачности и метеорологической дальности видимости, в зависимости от количества наземных пунктов. С использованием данных метеорологических наблюдений за 2000-2012 гг. определена комбинация положений наземных пунктов приема информации, привязанных к положениям существующих метеостанций, обеспечивающая наибольшее значение коэффициента готовности канала связи. Показано, что применение пяти наземных станций обеспечивает ограничение коэффициента готовности канала связи со стороны атмосферных эффектов 0,9. Метод, продемонстрированный в данной работе, может быть применен при проектировании перспективных систем космической связи.
Бесплатно
Оценка основных параметров телеметрии ReshUCube-1 за период 10 месяцев на орбите
Статья научная
С увеличением количества запускаемых космических аппаратов набирает популярность такое направление, как автоматизация процессов управления космическими аппаратами. Одним из важнейших процессов является анализ телеметрических данных при эксплуатации космического аппарата. Научно-образовательный спутник Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва ReshUCube-1 успешно эксплуатируется на орбите и выполняет свои научные задачи уже более полугода. В статье рассмотрен перечень основных параметров, анализируемых операторами Центра управления полётами для оценки состояния спутника ReshUCube-1. Описан состав и основные функциональные характеристики оборудования на космическом аппарате. Приведены качественные показатели и количественные пределы для всех описываемых параметров, а также их значимость и влияние на функционирование устройств и всего космического аппарата в целом.
Бесплатно
Оценка остаточного ресурса безопасной эксплуатации с учетом случайных факторов
Статья научная
Предложена методика расчета интенсивности отказов и остаточного ресурса безопасной эксплуатации технического объекта с учетом случайных факторов. Результаты расчетов позволяют определять вероятность отказа объекта и минимизировать риск возникновения аварийных ситуаций при решении задач оптимизации систем технического обслуживания и обеспечивать управление безопасностью при эксплуатации потенциально опасных объектов.
Бесплатно
