Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
На кафедре замкнутых экологических систем Сибирского государственного университета науки и техно- логий имени академика М. Ф. Решетнева совместно с Институтом биофизики Сибирского отделения Россий- ской академии наук ведутся разработки искусственного высокопроизводительного физико-химического звена редуцентов для биолого-технических систем жизнеобеспечения космического назначения, в частности, для готовящегося эксперимента БИОС-4 с экипажем из 3 человек. Физико-химическая переработка отходов тре- буется из-за неприемлемости для вывода на орбиту очень больших буферных емкостей, а значит, и масс - многих естественных составляющих биологических звеньев переработки отходов. Подсистема физико- химических реакторов для переработки органических отходов в удобрения для выращивания культурных рас- тений на гидропонике периодически совершенствуется. Параллельно разрабатываются различные варианты подобных функциональных звеньев с различными характеристиками. Рассматривается подсистема физико- химических реакторов переработки отходов в биолого-технической системе жизнеобеспечения БИОС-4. Целью статьи является обзор текущего состояния особенностей разработки технологий переработки отхо- дов с использованием подсистемы физико-химических реакторов на основе метода «мокрого сжигания», а также ее автоматизации и компьютерного мониторинга параметров протекания процесса. Рассматри- ваемая установка для переработки органических отходов в удобрения применительно к замкнутым экосисте- мам космического назначения состоит из подсистемы реакторов «мокрого сжигания», разложения мочевины и синтеза H2O2. Авторы разрабатывают единый интерфейс сбора данных о параметрах работы вышеназван- ных реакторов и систему автоматического управления ими. Представлены технические детали протекаю- щих, разрабатываемых и проектируемых процессов переработки отходов. Дано целостное представление о звене физико-химической переработки отходов на экспериментальном стенде БИОС-4 сегодня. К настоя- щему моменту представлены действующие установки либо концептуальные решения для их разработки, включая автоматизацию. Для всех основных звеньев технологической подсистемы переработки отходов при- менительно к биолого-техническим системам жизнеобеспечения космического назначения ведется их опти- мизация и экспериментальная проверка.
Бесплатно
Построение многофункциональной электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата
Статья научная
Распространенным способом формирования электрореактивной двигательной подсистемы космического аппарата является создание специализированного оборудования или подбор наиболее подходящего из уже готового. Однако нередки случаи, когда применение имеющегося оборудования недостаточно оптимально и приводит к неоправданному увеличению массы подсистемы. Поэтому представляет интерес вопрос о возможности создания некоторого минимального набора оборудования, из которого можно было бы оптимальным образом формировать двигательные подсистемы. Представлен набор задач, варианты использования и возможные схемы размещения двигателей коррекции орбиты на космическом аппарате. Перечень необходимых элементов электрореактивной двигательной подсистемы представлен следующим образом: блок коррекции, бак, блок подачи рабочего тела, система преобразования и управления, состоящая из отдельно выполненного силового блока и коммутационных блоков, комплект кабелей и трубопроводов, программное обеспечение и приводные механизмы для управления вектором тяги двигателей (как опция). Определена необходимая вместимость баков рабочего тела для задачи коррекции и довыведения спутника на геостационарную орбиту при использовании высокоимпульсного холловского двигателя: до 100 кг для задач коррекции орбиты, до 200 кг для задач довыведения и коррекции. С учетом схемы размещения двигателей на корпусе космического аппарата определены требуемые углы прокачки для механизмов управления вектором тяги двигателей. Показано, что в случаях, когда для увеличения суммарной тяги требуется применять два и более двигателя, в весовом отношении выгоднее применять вместо моноблочных систем преобразования и управления комбинацию из силовых и коммутационных блоков, причем преимущество может достигать десятков килограммов. При условии создания перечисленного набора функциональных блоков предложенная концепция позволит легко формировать двигательные подсистемы космических аппаратов для решения достаточно широкого круга задач. Это позволит снизить затраты времени и средств на создание двигательных подсистем для новых космических аппаратов. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена потенциальная помехоустойчивость навигационной аппаратуры потребителя спутниковых радионавигационных систем, приведены результаты экспериментальных исследований помехоустойчивости. Приведен вариант фазированной антенной решетки с направленными антеннами.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена возможность использования интегральных функций распределения вероятностей отказа агрегатов в расчетах надежности сложных систем. Показана неправомерность замены вероятностей событий на интегральные функции распределения вероятностей при использовании теоремы умножения вероятностей в расчетах надежности сложных систем
Бесплатно
Практическое применение математических моделей при обработке полетной информации
Статья научная
Представлен метод использования данных бортового самописца, фиксирующего параметры движения воздушного судна, с целью получения требуемой информации, содержащейся в этих данных в неявном виде. Предложен оригинальный способ совмещения математической модели и полетных данных. Описаны математические приемы, применяемые в процессе идентификации. Дана оценка точности предлагаемой методики.
Бесплатно
Статья научная
В связи с увеличением спроса на космические аппараты, способные при сравнительно малой стартовой массе выводиться на геостационарную орбиту с помощью ракет-носителей, не оборудованных разгонными блоками, а также тенденцией использования ракет среднего класса для группового запуска геостационарных спутников, мировые разработчики космических аппаратов стремятся сократить запасы топлива для апогей-ного манёвра, заменяя привычные двухкомпонентные химические двигатели электрореактивными либо комбинируя их. Однако предлагаемые схемы полностью электрореактивных систем реактивного движения имеют явные недостатки, обусловленные необходимостью поиска компромисса между высоким электропотреблением электростатических или электромагнитных двигателей и низким удельным импульсом электронагревных двигателей, а также сложностями, связанными с длительным нахождением космического аппарата в зоне радиационных поясов Земли при его переводе с переходной на рабочую орбиту с помощью электрореактивных двигателей, что отрицательно сказывается на его надёжности и ухудшает массовую эффективность аппаратуры космического аппарата. Рассмотрены различные концепции полностью электрореактивных платформ для космических аппаратов на геостационарной орбите и проведён сравнительный анализ этих концепций с существующей комбинированной схемой, применяемой для космических аппаратов разработки ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва». Обосновано конкурентное преимущество комбинированной системы реактивного движения производства ОАО «ИСС» перед перспективными полностью электрореактивными системами реактивного движения. Однако в связи с невозможностью использовать для запуска спутников, оборудованных комбинированной системой реактивного движения разработки ОАО «ИСС», на геостационарную орбиту с помощью зарубежных ракет-носителей, не оснащённых разгонными блоками, возникает необходимость применять в составе космического аппарата апогейную установку, способную обеспечить подъём перигея переходной орбиты до высоты, исключающей попадание космического аппарата в зону радиационных поясов Земли. Приведены возможные массовые характеристики космического аппарата среднего класса, использующего электрореактивную схему довыведения и совместимого с зарубежными ракетами-носителями. Определены основные направления развития систем полностью электрореактивного движения, связанные, в первую очередь, с используемыми схемами перевода космических аппаратов с переходной орбиты на геостационарную орбиту.
Бесплатно
Привод из материала с эффектом памяти формы для трансформируемых космических конструкций
Статья научная
Рансформируемые конструкции представляют собой особый класс больших космических систем. Они доставляются на орбиту в плотно упакованном состоянии. При достижении необходимых параметров орбиты осуществляется их раскрытие или трансформация. Форма трансформируемой конструкции жестко фиксируется по завершении процесса трансформации, при этом нагрузки на её составные элементы носят ударный характер. Усложнение конструктивных схем и габаритов современных трансформируемых космических систем вследствие повышения их эксплуатационных функциональных возможностей приводит к необходимости совершенствования их массовых характеристик. Так, к настоящему времени за рубежом и в нашей стране проработано много вариантов трансформируемых конструкций космических антенн, отношение массы зеркал которых к их площадям снизилось до 0,5-1,5 кг/м2. Дальнейшее совершенствование массовых характеристик трансформируемых космических конструкций возможно с использованием материалов с эффектом памяти формы для создания приводов, обеспечивающих управляемое безударное их раскрытие из транспортного состояния в рабочее положение. 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. Экспериментально-теоретические исследования модели привода из материала никелида титана подтвердили принципиальную возможность его использования для развертывания перспективных космических трансформируемых конструкций. В процессе проведения испытаний были определены основные характеристики модели привода, а именно усилие срабатывания, рабочий ход и время срабатывания.
Бесплатно
Приемник сигналов с минимальной частотной модуляцией
Статья научная
Рассмотрены последовательная и параллельная схемы приемника сигналов с минимальной частотной модуляцией на основе оптимальных методов. Исследованы погрешности устройства при измерении амплитуды и фазового сдвига
Бесплатно
Статья научная
Описаны способ и устройство для микропрограммной отработки и испытаний радиоэлектронной аппаратуры, основанные на эмуляции логики функционирования объекта испытаний в программируемых логических интегральных схемах. Рассмотрены способы программной и аппаратной имитации отсутствующих составляющих процесса испытаний. Исследованы особенности разработки бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов с применением технологий имитации аппаратуры. Описан подход к разработке программного обеспечения для поддержки процесса автоматизации отработки и испытаний составляющих космических аппаратов. Предложен инновационный метод мутационного тестирования радиоэлектронной аппаратуры с применением моделирования на основе программируемых логических интегральных схем и языков описания аппаратуры.
Бесплатно
Применение баз аэронавигационных данных на воздушных судах гражданской авиации
Статья научная
Рассматривается назначение баз аэронавигационных данных. Приводятся их характеристика и типы. Приведены также варианты и необходимость обновления баз аэронавигационных данных. Отмечены проблемы, связанные с использованием спутниковых навигационных систем, а также возможность их решения при усовершенствовании эксплуатационных характеристик вспомогательного оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Последнее время возросла актуальность задачи довыведения спутников на целевую орбиту бортовой электрореактивной двигательной подсистемой. Теоретический анализ и имевшаяся практика показали, что операция довыведения на геостационарную орбиту (ГСО) с некоей промежуточной орбиты выполнима, однако требует определенного времени, так как тяга бортовых электрореактивных двигателей (ЭРД) мала (40-300 мН) и несопоставима с тягой жидкостных двигателей апогейных двигательных установок (22-400 Н). Вследствие малой тяги ЭРД операция довыведения растянута по времени. Однако эффект в части увеличения массы, выводимой на ГСО, может перевешивать отрицательный эффект от увеличения времени введения спутника в эксплуатацию. Расчеты показали, что дополнительная масса спутника на ГСО может составить до нескольких сотен килограммов при времени довыведения порядка 6 месяцев. В частности, при массе космического аппарата (КА) не более 2500 кг становится возможным парный запуск существующими средствами выведения. С учетом положительного опыта, полученного ранее на КА «Экспресс-АМ5» и «Экспресс-АМ6», проектирование в АО «ИСС» спутников «Экспресс-80», «Экспресс-103» проводилось с расчетом на выполнение операции довыведения. Это дало возможность осуществить парный запуск одной ракетой-носителем типа «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» и снизить затраты на запуск вдвое. Для увеличения тяги на этапе довыведения и сокращения его продолжительности была предусмотрена парная работа двигателей в режиме повышенной тяги. Суммарный эффект от применения операции довыведения в части увеличения массы КА на конечной орбите составил более 700 кг при длительности маневра до 158 сут. Полученный опыт позволяет при необходимости осуществлять парные запуски КА повышенной массы с довыведением на ГСО собственными двигателями в приемлемые сроки.
Бесплатно
Применение и перспективы развития нанотехнологий
Статья научная
Описано современное состояние и перспективы развития нанотехнолий, а также применение нанопорошков высокопрочных тугоплавких химических соединений для повышения физико-механических характеристик и эксплуатационных изделий, изготовляемых из различных металлов и сплавов различными методами.
Бесплатно
Применение крыльчатых движителей цилиндрического вида в авиационной технике
Статья научная
В программных документах, где описаны национальные цели развития Российской Федерации до 2030 г. с прогнозом до 2025 г., заявлено, что одними из основных государственных целей является расширение доступа населения к безопасным и качественным транспортным услугам, повышение пространственной связанности и транспортной доступности территорий и мобильности населения. Для решения поставленных государственных задач предлагается использовать авиационную технику нового поколения на основе крыльчатых движителей цилиндрического вида. В статье рассматриваются результаты проведенных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по нескольким размерностям крыльчатых движителей цилиндрического вида. Полученные в результате материальные объекты позволяют провести весь объем их исследований и заложить основу теории и практики работы крыльчатых движителей цилиндрического вида. Заложено понимание роли геометрических соотношений элементов ротора и числа лопастей. Определены пределы регулирования углов атаки и отклонения вектора тяги. Сформировались прочностные требования к конструкции и жесткости частей крыльчатого движителя цилиндрического вида. Сформировалось решение кинематических механизмов управления углами атаки лопастей и закрылками, а также вектором тяги в целом. Предложен концептуальный образ двухместного летательного аппарата, использующего крыльчатые движители цилиндрического вида. На основе проведенных стендовых испытаний крыльчатого движителя цилиндрического вида были сформированы тактико-технические требования, предъявляемые к двухместному летательному аппарату, использующему данные движители. Были сделаны выводы о необходимости проведения дополнительных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по изучению влияния друг на друга нескольких работающих роторов летательного аппарата. Заявлено о необходимости оптимизации габаритных размеров самих цилиндрических роторов. Предлагается проводить дальнейшие исследования для определения конструкционных решений по перспективным летательным аппарата большей грузоподъемности и вместимости.
Бесплатно
Статья научная
Обобщение информации по техническому состоянию длительно эксплуатируемых летательных аппаратов и анализ отказов свидетельствуют о том, что очень важным является учет факторов коррозионной стойкости конструкции.
Бесплатно
Статья научная
Ключевым элементом современных космических аппаратов являются высокоточные антенны. Поэтому система наведения антенн (СНА) присутствует практически на любом космическом аппарате (КА). На всех КА к ней предъявляются высокие требования. Наземная экспериментальная отработка системы наведения антенн включает множество этапов и видов тестирования, но их не всегда достаточно для выявления кратковременных сбоев. Современные блоки управления системы наведения антенн (БУ СНА) имеют различные варианты построения. Рассмотрен вариант построения БУ СНА, используемый на КА с активным сроком существования более 15 лет. При предложенном варианте построения прибора, как показала наземная экспериментальная отработка, возможен кратковременный сбой при передаче команд управления. Для выявления таких единичных сбоев был использован метод нагрузочного тестирования, обычно используемый при тестировании программного обеспечения клиент-серверных приложений и сложных ИТ-систем. Было разработано специальное тестовое программное обеспечение для исследования прибора, а также имитационная программная модель блока преобразования угла. Данная разработка позволила выявить единичные сбои при передаче команд управления на изменение скорости вращения антенны по каналу обмена по ГОСТ Р 52070-2003 (МКО), а также проверить и подтвердить возможность парирования такого сбоя. Такой вариант тестирования может применяться во время испытаний и исследований любых составных частей КА, в которых используется передача данных по каналу МКО.
Бесплатно
Статья научная
Решена задача применения теоремы гипотез, или метода Байеса, в технических приложениях диагностирования на примерах авиационной техники. Представлен алгоритм решения в среде программного обеспечения MathCad.
Бесплатно
Статья научная
Использование этих методов на различных этапах эксплуатации обеспечивает достоверность оценки технического состояния летательных аппаратов (ЛА).
Бесплатно
Применение многоатрибутивного метода для выбора состава бортовых систем обмена информацией
Статья научная
Для многоуровневого выбора состава бортовых систем обмена информацией предлагается применить многоатрибутивный метод проектирования. Рассматривается алгоритм, реализующий данный метод.
Бесплатно
Применение спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS при адаптации ионосферной модели
Статья научная
Рассмотрены различные методы непрерывного мониторинга состояния ионосферной плазмы. Показано, что, несмотря на достоинства использующихся подходов, существующие недостатки ограничивают возможности их практического применения. Проведен анализ различных вариантов прогнозирования параметров ионосферы, на основе которого обоснован выбор модели, отвечающей требованиям простоты и высокой скорости расчетов, необходимых для дальнейших исследований. Приведен пример построения профиля электронной концентрации с применением выбранной экспериментальной модели NeQuick. Показана целесообразность использования в качестве адаптирующего параметра модели значений потока солнечного радиоизлучения на волне 10,7 см, характеризующего уровень солнечной активности. Представлен способ оценки индекса с использованием данных глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, включающий в себя сглаживание измерений каждого спутника, формирование корреляционных матриц данных и минимизацию функционала, определяющего отклонение модели от истинных значений. Эффективность методов непрерывного мониторинга состояния ионосферной плазмы оценивалась путем проведения экспериментальных работ на полигоне ОАО «ОНИИП», г. Омск. На основе полученных данных показаны основные преимущества предложенного способа при определении критической частоты слоя F2 в точках, удаленных от области видимости спутников на расстояния от 700 до 1300 км: лучшее описание характера зависимости параметра от времени и, как следствие, повышение точности определения.
Бесплатно
Статья научная
Описана идея цифровой регистрации навигационных сигналов, рассмотрена проблема ограничения частоты дискретизации при обработке навигационных сигналов, предложен метод высокоскоростной постобработки для повышения точности оценок параметров сигналов.
Бесплатно
