Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
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
Оценка погрешностей измерения навигационно-посадочных параметров с использованием псевдоспутников
Статья научная
В настоящий момент существенное количество региональных аэродромов не имеют достаточного места для наземного навигационного оборудования. Это может привести к нежелательным последствиям при посадке воздушного судна (ВС) при слабом визуальном контакте экипажа со взлётно-посадочной полосой (ВПП). Система псевдоспутников способна повысить безопасность полетов на этапе посадки в сложных метеорологических условиях на региональных аэродромах без использования индикатора на лобовом стекле (ILS) после оценки погрешностей навигационно-посадочных параметров. Система псевдоспутников может быть использована для повышения безопасности полётов на этапе посадки в сложных метеорологических условиях на региональных аэродромах. Эта система состоит из контрольно-корректирующей станции и псевдоспутников, которые работают в определённых частотных диапазонах. При использовании этой системы на воздушном судне устанавливается плановый навигационный прибор ПНП-72, который выдаёт основную навигационную информацию с заданной точностью. Это позволяет пилотам использовать более точную информацию и выполнять безопасный заход на посадку и посадку ВС на ВПП даже при слабом визуальном контакте с ней. Таким образом, использование системы псевдоспутников может помочь решить проблему недостаточного количества наземных навигационных средств на региональных аэродромах. Это позволит обеспечить более точное определение местоположения ВС и улучшить качество навигационной информации, предоставляемой экипажу. Применение системы псевдоспутников может стать альтернативой использованию дорогостоящих и сложных систем ILS, особенно на небольших аэродромах, где установка таких систем может быть нецелесообразной или экономически невыгодной. Однако для успешного внедрения и эксплуатации системы псевдоспутников необходимо провести дополнительные исследования и испытания, чтобы определить оптимальные параметры работы системы, а также разработать соответствующие нормативные документы и процедуры для обеспечения безопасности полётов.
Бесплатно
Оценка погрешностей определения координат объектов электроэнергетики при дистанционной диагностике
Статья научная
Описывается разработанный аналитический метод оценки погрешностей определения координат заданных точек тепловизионных изображений, получаемых при дистанционном исследовании технического состояния воздушных линий электропередачи. Рассмотрена совокупность основных погрешностей измерения первичных параметров, и алгоритм расчета ее влияния на среднеквадратические погрешности определения координат заданных точек тепловизионных изображений. Проведено сравнение погрешностей, полученных аналитическим методом, с результатами оценок погрешностей, полученных методом статистического моделирования, подтвердившее правильность расчетных соотношений.
Бесплатно
Оценка предельных состояний лопастей воздушных винтов самолетов
Статья научная
Рассмотрены основные типы предельных состояний для лопастей воздушных винтов самолетов. Выполнены расчетно-экспериментальные оценки остаточной прочности и ресурса лопастей при статическом и циклическом нагружениях. Установлены критические и допускаемые размеры трещин, получены расчетные кривые усталости, позволившие сделать выводы об изменении коэффициентов запаса по долговечности при наличии исходных дефектов.
Бесплатно
Статья научная
В системах электропитания космических аппаратов в последнее время широкое применение нашли новые виды первичных источников питания: солнечные батареи (БС) на основе трехкаскадных арсенид-галиевых фотопреобразователей взамен фотопреобразователей на основе кремния. Спецификой данных фотопреобразователей (ФПЗП) является их малая толщина и хрупкость. В результа- те ФПЗП имеют низкую стойкость к внешним механическим воздействиям с образованием трещин. Трещины в ФПЗП приводят к снижению его мощности и, как следствие, к снижению мощности БС в целом. В настоящее время контроль технического состояния БС осуществляется следующими методами: визу- альный метод контроля целостности ФП (определяется целостность ФП и защитного стекла); измерение световой вольт-амперной характеристики БС, метод электролюминесценции. Данные методы не позволяют достоверно и безопасно выявить дефекты в виде скрытых трещин на фо- топреобразователях. Необходим метод, который бы позволял локализовать дефектный ФП и не требовал непосредственного подключения к БС, т. е. бесконтактный метод. Суть предлагаемого метода заключается в том, что при облучении ФП лазерным излучением с длиной вол- ны 0,40-0,55 мкм (область зеленого спектра) возникает люминесценция и ФП излучает свет в красной облас- ти спектра. В АО «ИСС» проводился эксперимент по автоматизированному визуальному осмотру ФП БС на стенде. Стенд имеет движущуюся платформу, способную двигаться вдоль БС как по вертикали, так и по горизонта- ли. На платформе установлены фотокамера и лазер, который излучает свет в зеленой части спектра. Когда платформа устанавливается напротив проверяемого ФП, включается лазер, луч от которого направлен на ФП. Под воздействием лазера возникает фотолюминесценция, и поверхность ФП излучает свет в красной области спектра. Излучение фиксируется фотокамерой для измерения интенсивности спектра люминесцен- ции ФП с помощью программного обеспечения (ПО). Далее, с помощью ПО сравнивают эту величину с величи- ной интенсивности спектра люминесценции, полученной заранее при тестировании эталонного ФП и записан- ной в памяти компьютера. Установка на основе метода фотоэлектролюминесценции позволяет бесконтактно определить наличие дефектов ФП, определить скрытые трещины, снизить влияние человеческого фактора.
Бесплатно
Оценка эффективности оптимизации экспериментальной отработки космических аппаратов навигации и связи
Статья научная
Предложен метод оценки эффективности оптимизации отработочных и производственных испытаний космических аппаратов навигации и связи, необходимых для обеспечения их работоспособности, надежности и длительного ресурса при снижении затрат на средства и времени на экспериментальную отработку и контроль штатных изделий.
Бесплатно
Оценка эффективности профиля аксиальных тепловых труб малых космических аппаратов
Статья научная
Предложена методика выбора наилучших конструктивных параметров и показателей эффективности компонентов системы терморегулирования малых космических аппаратов в условиях производственных и финансовых ограничений. На основании анализа статистического материала по профилям аксиальных тепловых труб предлагается методика определения геометрических параметров профиля эффективной тепловой трубы для любых условий эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Представлен подход к решению задачи проектирования космического аппарата для очистки орбиты от космического мусора (космического сборщика мусора - КСМ), корпус которого выполнен в виде цилиндрической сетчатой анизогридной оболочки. Задачей проектирования является выбор оптимальных параметров анизогридного корпуса КСМ (форма и площадь сечения ребер, количество кольцевых и спиральных ребер, характеристика материала и др.), обеспечивающих необходимую прочность и устойчивость конструкции при минимальной массе. В процессе проектирования проведен параметрический анализ анизогридного корпуса космического сборщика мусора. Варьируя количество и угол наклона однонаправленных спиральных ребер, найдена оптимальная конструктивная схема, отвечающая заданным коэффициентам запаса прочности и устойчивости. Параметрический анализ корпуса КСМ включает в себя моделирование основных весовых и прочностных параметров: определение напряженно-деформированного состояния конструкции, значений собственных частот корпуса, определение запаса потери устойчивости от продольной силы, определение массы корпуса. Анализ несущей способности анизогридного корпуса космического сборщика мусора проводился с помощью метода конечных элементов с использованием программного пакета MSC Nastran. Конечно-элементная модель сетчатой оболочки была создана из двухузловых пространственных BEAM конечных элементов. Диск, прикрепленный к торцевой части оболочки, моделировался с помощью RIGID конечного элемента. Размер балочного конечного элемента для всех моделей оболочек был одинаковым и равным 10 мм. При проведении параметрического анализа были рассмотрены три варианта сетчатой композитной структуры с различным количеством и углом наклона однонаправленных спиральных ребер. По результатам параметрического анализа корпуса КСМ были определены его геометрические размеры и минимизирована масса конструкции космического аппарата в целом.
Бесплатно
Параметрический анализ прочности сопла ракетного двигателя на твердом топливе
Статья научная
В работе представлен подход к решению задачи проектирования сопла ракетного двигателя на твёрдом топливе (РДТТ) с использованием конструктивной особенности в виде вставной пластины из углепластика. Задачей проектирования является выбор оптимальных параметров формы и толщины пластины, обеспечивающей требуемую несущую способность при минимальной массе. В процессе проектирования проведен параметрический анализ сопла РДТТ со вставной пластиной из углепластика. Варьируя толщиной пластины, подобрана оптимальная конструктивная схема, отвечающая заданным коэффициентам запаса прочности и устойчивости. Параметрический анализ вставной пластины из композиционного материала включает в себя моделирование её основных весовых и прочностных параметров: анализ напряженно-деформированного состояния конструкции, значений собственных частот, определение запаса потери устойчивости, определение массы сопла РДТТ. Анализ несущей способности сопла РДТТ со вставной пластиной из композиционного материала проводился с помощью метода конечных элементов с использованием программного пакета SolidWorks Simulation. При проведении параметрического анализа были рассмотрены два варианта сопла двигателя РДТТ: со вставной пластиной и без неё. По результатам параметрического анализа сопла РДТТ были определены его геометрические размеры и минимизирована масса конструкции.
Бесплатно
Параметры камер ракетных двигателей, полученных методом выборочного лазерного сплавления
Статья научная
При проектировании и отработке ракетного двигателя малой тяги (РДМТ) одной из важнейших задач является обеспечение качества материалов, что, в свою очередь, влияет на надежность изделия. В настоящее время активно развиваются аддитивные технологии изготовления деталей из металлов. Это направление актуально для изделий ракетно-космической техники с целью уменьшение массы и повышения надежности изделий. В статье представлены результаты исследований химического состава и механических характеристик материала камеры-демонстратора ракетного двигателя малой тяги, изготовленной методом выборочного лазерного сплавления из металлического порошка. Исследовались свойства изделий из порошка металла марки Инконель 718. Были изготовлены образцы, у которых исследовались химические, механические и структурные характеристики материала. По результатам испытаний напечатаны два образца РДМТ. Камеры РДМТ испытывались на вибронагрузки, прочность и герметичность. Была отмечена повышенная пористость и шероховатость исследуемого материала камеры двигателя. При анализе ряда параметров технологии выборочного лазерного сплавления, проведен экспериментальный подбор параметров печати и выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на качество печати (шероховатость и пористость поверхности). По результатам проведенных работ выделены четыре группы управляемых параметров печати, влияющих на свойства получаемого материала. Также в работе приведены рекомендации по режимам и характеристикам печати для получения наиболее качественных деталей.
Бесплатно
Паровые турбины на низкокипящем рабочем теле
Статья научная
Освещается система парогенераторной установки с органическим рабочим телом. Рассматривается алгоритм расчета паровых турбин на низкокипящих рабочих телах с учетом изменения показателя адиабаты в зависимости от давления и температуры в зоне перегретого пара.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитано несколько новых перспективных оптических телескопов длязагородной астрономической обсерватории СибГАУ для наблюдений переменных звезд, астероидов и комет, а также геостационарных объектов и космического мусора, которые проводятся в университете.
Бесплатно
Перспективные унифицированные платформы малого класса
Статья научная
Рассмотрены результаты разработки перспективных платформ малого класса, а также малые космические аппараты (МКА), создаваемые на их базе. Целью работы является создание серии унифицированных платформ, в полной мере отвечающих мировым тенденциям развития космической техники и современным техническим требованиям. Унифицированные платформы предназначены для дальнейшей установки и адаптации на них полезной нагрузки и обеспечения её всеми условиями для штатного функционирования и выполнения поставленных перед МКА задач. Проектирование МКА на базе перспективных унифицированных платформ, обладающих определённой степенью универсальности, в состав которых входит неизменная базовая конструкция и отработанная аппаратура бортовых обеспечивающих систем, ведет к сокращению времени разработки и снижению стоимости изготовления и запуска МКА. Серия базовых унифицированных платформ разрабатывается АО «ИСС» совместно с ООО «НПЦ «МКА» и включает в себя три унифицированные платформы: НТ-50, НТ-100 и НТ-400. Каждая из платформ семейства НТ отличается высокими техническими характеристиками и новыми конструктивно-компоновочными решениями. Серия перспективных негерметичных платформ предназначена для создания на их базе новейших МКА различного целевого назначения, таких как МКА связи, ДЗЗ, научно-экспериментальные и технологические МКА. Бортовые системы платформ построены на приборах и оборудовании, произведенных в Российской Федерации. МКА на базе платформ семейства НТ смогут выводиться на низкую круговую орбиту функционирования как одиночным запуском (в том числе и попутным), так и групповым запуском в составе блока из нескольких МКА.
Бесплатно
Статья научная
Изменение низковольтного уровня напряжения выходной шины питания нагрузки (27-28 В) в системе электропитания (СЭП) космического аппарата (КА) на высоковольтный (100 В) позволило существенно уменьшить массу КА в связи со снижением массы кабелей и энергопреобразующей аппаратуры (ЭПА). Однако возник ряд проблем, связанных со сложностью согласования возросших уровней напряжений источников энергии и нагрузки с учетом обеспечения необходимого уровня надежности СЭП. Поэтому выбор структуры СЭП и способов схемотехнической реализации ЭПА является актуальной и первоочередной задачей, стоящей перед разработчиками. На сегодняшний день в области разработки и создания высоковольтных СЭП КА перспективным направлением считается их проектирование на основе объединённых модулей ЭПА, в частности, на основе модулей зарядно-разрядных устройств (ЗРУ) аккумуляторных батарей (АБ). В статье проведен расчет и сопоставительный анализ структур СЭП КА с подключением модуля ЗРУ к шине солнечной батареи (БС) и выходной шине питания нагрузки. В ходе анализа полученных результатов установлено, что оба варианта реализации СЭП могут быть оптимальны в зависимости от заданной циклограммы нагрузки КА и предъявляемых к СЭП требованиям по удельным энергетическим, габаритно-массовым и иным характеристикам. Окончательный выбор структуры СЭП должен проводиться при условии учета удельной мощности ЭПА и последующего расчета габаритно-массовых характеристик альтернативных вариантов СЭП. Проведено имитационное моделирование двух вариантов реализации модуля ЗРУ АБ: двухтактного преобразователя c одним дросселем и преобразователя Вейнберга с магнитосвязанным дросселем и дополнительным силовым диодом. Установлено, что оба исследованных варианта могут быть использованы при разработке и создании модуля ЗРУ высоковольтной СЭП КА. Однако проектирование ЗРУ на основе преобразователя Вейнберга позволяет значительно уменьшить номиналы используемых дросселей и выходных конденсаторов при условии обеспечения требуемых уровней пульсаций выходных напряжений.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов широко применяются электромеханические исполнительные органы (ЭМИО). Электромеханический исполнительный орган обладает высокой точностью ориентации и не требует для своего функционирования рабочего тела. Рассмотрены современные электромеханические исполнительные органы систем ориентации космических аппаратов отечественного и зарубежного производства и приведены их основные характеристики. По итогам обзора выявлено, что электромеханические исполнительные органы как отечественного, так и зарубежного производства выполнены примерно по одной схеме, а именно, на основе двигателей-маховиков на шарикоподшипниковых опорах, и их технические и ресурсные характеристики сопоставимы. В настоящее время в космической отрасли наблюдаются две четко выраженные тенденции: тенденция к повышению массогабаритных характеристик космических аппаратов, вызванная увеличением объема целевой аппаратуры, и тенденция роста срока активного существования космических аппаратов. Повышение массогабаритных характеристик космического аппарата (КА) приводит к тому, что возникает необходимость увеличения управляющего момента электромеханического исполнительного органа. Управляющий момент может быть повышен путем увеличения массы или габаритов электромеханического исполнительного органа или путем повышения скорости вращения двигателя-маховика, входящего в его состав. Исходя из специфики космической техники, а именно, из-за ограничения её массогабаритных характеристик, наиболее целесообразным способом повышения управляющего момента ЭМИО является повышение скорости вращения его двигателя-маховика. Срок активного существования (САС) космического аппарата может быть увеличен за счет увеличения срока функционирования комплектующих изделий и узлов космического аппарата, в том числе и электромеханического исполнительного органа, и за счет резервирования наиболее критичных узлов КА. Предпочтительным при этом является повышение САС за счет увеличения срока активного существования комплектующих КА. Проведен краткий анализ возможных причин выхода из строя существующих электромеханических исполнительных органов при эксплуатации при повышении скорости вращения двигателя-маховика и определена наиболее вероятная причина выхода из строя - разрушение шарикоподшипниковой опоры электромеханического исполнительного органа из-за перегрузок, действующих на неё. Рассмотрены вопросы надежности и долговечности шарикоподшипниковой опоры, проблемы определения указанных характеристик шарикоподшипника. Рассмотрен возможный способ модификации данной опоры. Определены основные факторы, ограничивающие применение шарикоподшипниковой опоры в электромеханических исполнительных органах. Приведена классификация существующих опор электромеханических исполнительных органов и способов бесконтактной подвески тел, применяемых в современной технике. Проведен сравнительный анализ газовых и магнитных опор. Рассмотрены преимущества и недостатки газовых опор. Рассмотрены магнитные опоры различных типов, проведен их сравнительный анализ, определена практическая возможность их применения с удовлетворительными массогабаритными характеристиками. Поставлена задача создания пассивной магнитной опоры на основе высококоэрцитивных постоянных магнитов.
Бесплатно
