Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Прогнозирование развития аварийной ситуации на воздушном судне в полете
Статья обзорная
Показана возможность прогнозирования перехода особой ситуации в полете в аварийную с использованием статистического метода теории вероятностей
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается роль прогнозных технологий в социально-экономическом исследовании и развитии. Описывается разработанная модель прогноза изменения показателей промышленности, описываются разработанные сценарии прогноза изменения показателей промышленности Красноярского края и предлагаются наиболее прогрессивные из них.
Бесплатно
Статья научная
Современные тенденции в развитии космической отрасли направлены на стремительный рост рынка широкополосных услуг связи. Космические аппараты с крупногабаритными трансформируемыми антеннами создали новый виток в конкурентной борьбе за потребителя. Надёжность любого оборудования для применения в составе космических аппаратов определяющим образом зависит от качества их наземной экспериментальной отработки. Для обеспечения высокого качества наземной экспериментальной отработки требуется создание технологии, метрологического обеспечения, специализированного технологического оборудования - высокоточной активной автоматизированной многоканальной системы компенсации весовой составляющей. Разработана структура платформы автоматизации, соответствующая принятому технологическому процессу проведения испытаний. Выполнена постановка задачи и выделены основные функции подготовки и проведения испытаний, которые требуют программной поддержки. Для этого построена имитационная модель функционирования программного обеспечения системы компенсации весовой составляющей. Внедрены программные инструменты мониторинга, позволяющие проводить тестирование физических характеристик крупногабаритной трансформируемой антенны и анализ логики ее функционирования при постоянном контроле, представляющей информацию о реальном состоянии оборудования. Разработанное программное обеспечение внедрено в программно-аппаратный комплекс, предназначенный для выполнения испытаний крупногабаритной трансформируемой антенны на системе компенсации весовой составляющей. Использование программного обеспечения расширяет возможности исследования крупногабаритной трансформируемой антенны и повышает качество и надежность проводимых испытаний.
Бесплатно
Статья научная
Описывается создание программного обеспечения для подготовки и проведения испытаний бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата. Командно-измерительная система выполняет информационный обмен между наземным и бортовым комплексами управления при помощи двух типов данных: телекоманд и телеметрии. Программное обеспечение решает задачи передачи команд и контроля их отработки по значениям телеметрических кадров. Оно расширяет возможности внедренного в АО «ИСС» программно-аппаратного комплекса контрольно-проверочной аппаратуры. Выполнена постановка задачи и выделены основные функции подготовки и проведения испытаний, которые требуют программной поддержки. Для этого построена имитационная модель функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы в процессе приема-передачи команд. Имитационная модель содержит набор программных имитаторов подсистем, демонстрирующих логику работы командно-измерительной системы и алгоритмы информационного взаимодействия с бортовыми системами и наземным комплексом управления. Описана реализация функций программного обеспечения, выделенных на основе исследования имитационной модели: формирование базы команд и структур телеметрии, задание способов отображения полей, создание списка команд, контрольных значений и параметров передачи, проведение испытаний и выполнение анализа отработки команд по телеметрическим кадрам. Созданное программное обеспечение позволяет выполнять подготовку и проведение испытаний. Для подготовки испытаний конструктор бортовой аппаратуры в графическом редакторе формирует базу команд, на основе созданной базы команд создает различные испытательные процедуры, выбирая команды, выполняя настройки передачи, задавая коммутационные интерфейсы, время ожидания реакции на команды, количество повторений, способы передачи, контролируемые поля и значения телеметрии. Программное обеспечение выполняет сформированные испытательные процедуры как в автоматическом, так и в ручном режиме. При проведении испытаний программное обеспечение ведет контроль параметров телеметрии по заданным граничным условиям и отображает результаты анализа. Для визуализации хода выполнения испытаний авторы разработали окно мониторинга приема-передачи команд. Окно показывает перечень команд, время отправки и получения реакции на их отработку, а также контрольные значения заданных параметров телеметрии. Данные в окне мониторинга непрерывно обновляются в соответствии с текущим состоянием испытательных действий и поступающих пакетов телеметрии. Разработанные программные подсистемы обеспечивают наглядность построения сложных последовательностей испытательных процедур приема-передачи команд, а также удобство и корректность отображения результатов.
Бесплатно
Программное обеспечение для расчета процесса выворачивания разделителей топливных баков
Статья обзорная
Представлен процесс проектирования выворачивающихся металлических разделителей двигательных установок топливных баков космических аппаратов на основе использования энергетического принципа
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена созданная в Институте биофизики СО РАН технология последовательной тематической обработки спутниковых данных, представленных изображениями концентрации фитопигментов в поверхностном слое океана и температуры поверхности океана. Приводится анализ проблем разработки программного обеспечения тематической обработки спутниковых данных. Дается краткое описание этапа предварительной обработки данных. В качестве исходных данных использовались снимки, полученные со спутниковой аппаратуры SeaWiFS, MODIS и NOAA.
Бесплатно
Проектирование диафрагм-разделителей удлиненных топливных баков
Статья научная
Представлен процесс проектирования выворачивающихся металлических разделителей двигательных установок удлиненных топливных баков космических аппаратов на основе использования энергетического принципа.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется целесообразность проектирования космических ферменных конструкций из композитных материалов. Сформулированы и проанализированы задачи, возникающие при оптимальном проектировании композитных многосекционных космических ферм. Космические ферменные конструкции должны обеспечивать возможность закрепления на них требуемого количества навесного оборудования, что зависит от количества соединительных узлов. С другой стороны, большое количество секций и соединительных узлов утяжеляет конструкцию и усложняет процесс сборки. Таким образом, первая задача заключается в разработке алгоритма расчета оптимальных геометрических характеристик ферменной конструкции, т. е. количества секций в продольном и в окружном направлении. Нагрузки на разные элементы космической фермы различны. Поэтому очевидно, что стержни разных секций фермы должны обладать разными характеристиками. Характеристики металлических стержней - диаметр и толщина. В случае использования композитных материалов возникает необходимость решения дополнительной задачи оптимизации. Этой задачей является определение оптимальных структурных параметров многослойных стержней: типа многослойной структуры, количества слоев, углов армирования и толщин слоев. Крайне важной задачей является задача оптимального проектирования соединительных узлов. Исследованы возможности проектирования соединительного узла, который был бы полностью выполнен из композитных материалов. Представлены два типа композитных соединительных узлов, из которых один уже известен и используется в космических ферменных конструкциях, а второй предложен авторами данной статьи. Приведено сравнение этих типов и обоснование целесообразности использования композитного соединительного узла предложен- ного типа. С целью анализа прочности композитных соединительных узлов и их сравнения с металлическим узлом было проведено конечно-элементное моделирование нагружения этих узлов. Для этого была создана общая балочная модель фермы, и с ее помощью получены нагрузки в области наиболее нагруженного узла, которые использовались для более подробного моделирования нагружения твердотельной модели соединительных узлов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения композитных соединительных узлов в космических ферменных конструкциях.
Бесплатно
Статья научная
*E-mail: berdnikova-nataly@mail.ru Освоение высоких диапазонов частот бортовых антенных систем и увеличение мощности бортовых ретрансляторов космических аппаратов позволяет принимать и передавать большие объемы информационных данных и организовывать высококачественные каналы фиксированной спутниковой связи. Основным элементом антенны является рефлектор. Точность наведения антенны зависит от точности и размеростабильности рефлектора, который подвержен в процессе функционирования по штатному назначению влиянию таких негативных факторов, как экстремальные положительные и отрицательные температуры (с учетом их градиента), вакуум, радиация. Также повышение пропускной способности космического аппарата и коэффициента усиления в заданной зоне обслуживания может быть обеспечено увеличением площади апертуры рефлектора со специально спрофилированной отражающей поверхностью, формирующей контурную диаграмму направленности антенны. Высокие требования к точности формы отражающей поверхности рефлектора и жесткие ограничения по массе антенны предполагают использование конструкционного материала, имеющего предельно низкий коэффициент теплового расширения, высокие удельные характеристики прочности и жесткости, малую плотность, сопротивляемость длительным статическим и динамическим нагрузкам, вибростойкость, возможность эксплуатации в условиях высоких и низких температур. Представлены результаты проектирования нового крупногабаритного офсетного рефлектора антенны космического аппарата, формирующей контурную диаграмму направленности, изготовленного из композитных материалов. Конструкция выполнена по схеме «сверхлегкого» рефлектора и состоит из двух основных элементов: отражателя и силового основания. Это позволило снизить массу рефлектора на 30 % по сравнению с типовыми конструкциями. Кроме того, предлагаемый рефлектор имеет температурную и механическую развязку составных элементов. Статья включает комплексный алгоритм проектирования крупногабаритного рефлектора антенны. Приведено обоснование выбора конструктивно-компоновочной схемы и применяемых материалов. Решена задача определения мест зачековки рефлектора на космическом аппарате по величине первой частоты колебаний. Выполнены механический анализ и оптимизация проектных параметров конструкции рефлектора. Результаты работы могут быть интересны широкому кругу специалистов: конструкторам, технологам и материаловедам.
Бесплатно
Проектирование облучателя в Ka/ Q-диапазоне на основе «восстанавливающей» схемы
Статья научная
Представлен принцип работы частотно-поляризационного селектора, основанный на использовании «восстанавливающей» схемы в виде двух ортомодовых селекторов, объединенных между собой для разделения частотных диапазонов приема и передачи. Поляризационное частотно-селективное устройство, разработанное по такой схеме, было реализовано в облучателе, который обеспечивает прием и передачу сигналов с круговой поляризацией в Ka- и Q-диапазонах. Роль частотно-селективного устройства в облучателе выполняет ортомодовый селектор, который предназначен для селекции приемо-передающих сигналов и их поляризационных составляющих. Одной из наиболее распространенных структур широкополосного ортомодового селектора является преобразователь в виде крестового разветвления. Данный крестовой разветвитель представляет собой волновод круглого сечения, к которому перпендикулярно его оси подключаются четыре взаимно перпендикулярных волновода прямоугольного сечения. Подключение данных волноводов происходит с помощью трансформаторов сложной формы для обеспечения лучшего согласования с волноводом круглого сечения. Такой тип селектора имеет структуру, обладающую некоторыми свойствами симметрии, которые делают систему широкополосной. Применение крестового разветвителя в качестве ортомодового селектора позволило расширить рабочую полосу частот. За счет введения различных неоднородностей в конструкцию данного селектора удалось разделить низкочастотные и высокочастотные составляющие спектра частот и добиться подавления паразитных составляющих высших мод. Восстановление сигнала обеспечивается вторым ортомодовым селектором, объединенным с первым с помощью четырех п-образных волноводных секций. Введение в конструкцию частотного селектора на высокочастотном выходе поляризатора, реализованного на круглом волноводе с пазом, и на низкочастотном выходе септум-поляризатора позволило на выходах данных поляризаторов принимать/передавать сигналы с круговой поляризацией. Использование такого принципа построения частотного селектора позволило разделить частоты приема и передачи без необходимости использования дополнительного отдельного облучателя под конкретный диапазон частот. Измеренные радиотехнические характеристики разработанного облучателя соответствуют современным требованиям, предъявляемым к облучающим системам, которые применяются в антенной технике спутниковой связи.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время в области двигателестроения весьма перспективной задачей является разработка трехкомпонентных двигательных установок (ДУ). Особый интерес представляют жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), работающие на начальном участке выведения ракетыносителя (РН) на паре топлива жидкий кислород + керосин и на высотных участках выведения с использованием криогенного топлива (жидкий кислород + жидкий водород). ЖРД, использующие трехкомпонентное топливо, имеют высокий уровень давлений в камере сгорания (КС) (до 30 МПа) и температур (до 4000 К). В связи с этим возникают вопросы, связанные с надежным охлаждением таких двигателей, а также обеспечение минимальных гидравлических потерь жидкости в тракте охлаждения в целях дальнейшего использования хладагента в качестве рабочего тела для привода турбины бустерного турбонасосного агрегата (БТНА). Объектом исследования является двухрежимный однокамерный трехкомпонентный ЖРД, выполненный по закрытой схеме с дожиганием генераторного газа. Окислитель - жидкий кислород, горючее - керосин марки РГ-1 и жидкий водород. Охлаждение камеры - комбинированное, состоит из регенеративного проточного и внутреннего. Тракт регенеративного охлаждения образован с помощью продольных фрезерованных ребер. В качестве охладителя двигателя используется сверхкритический водород. Внутреннее охлаждение включает в себя танталовое покрытие, нанесенное на огневую стенку камеры в районе критического сечения. В данной статье исследуются проблемы организации системы охлаждения (СО) и реализация эффективного теплосъема с огневой стенки трехкомпонентного ЖРД. На основании существующих систем охлаждения ЖРД в работе предложены оптимальные схемные решения и мероприятия, позволяющие снять тепловую нагрузку в наиболее напряженных местах. Разработана математическая модель для расчета СО трехкомпонентного ЖРД. Приведены результаты проектного расчета охлаждения по нескольким расчетным методикам.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен методологический подход к проектированию системы терморегулирования космического аппарата (КА) с прокачкой теплоносителя хладопроизводительностью до 7,0 кВт. Рассмотрены два варианта конструкций. В компоновочной схеме построения КА отсутствует герметичный приборный контейнер, а все тепловыделяющее оборудование располагается непосредственно на панелях силовой конструкции, поэтому отвод избыточного тепла от КА осуществляется непосредственно с наружной стороны приборных панелей. При всей привлекательности двухфазного контура (ДФК) с контуром тепловой трубы (КТТ) его использование в автоматических КА усложняется необходимостью подвода сосредоточенного тепла на капиллярный испаритель контура (КИТ). Для этого необходимо собрать тепло с большой поверхности конструкции, на которой установлено большое количество теплоисточников. Рассматривается схемное решение системы терморегулирования, в котором тепловая мощность модуля полезной нагрузки распределяется между панелью модуля служебных систем и раскрываемыми радиаторами. При этом в первом варианте тепловые трубы модуля полезной нагрузки соединены с тепловыми трубами модуля служебных систем по полочкам профиля, контурные тепловые трубы раскрываемого радиатора связаны только с тепловыми трубами модуля служебных систем. Таким образом, тепловая нагрузка модуля полезной нагрузки передается к тепловым трубам модуля служебных систем, а затем контурным тепловым трубам. Второй вариант отличается от первого тем, что для выравнивания температур панелей модуля полезной нагрузки каждая тепловая труба панели «Север» соединена с тепловыми трубами панели «Юг». Из результатов сравнительного анализа бюджета масс и энергетической эффективности следует вывод: для систем терморегулирования с ДФК с капиллярной прокачкой наиболее предпочтительным является второй вариант, который при остальных одинаковых характеристиках имеет меньшую массу. Удельная массо-энергетическая характеристика такой системы составляет ~ 22,9 кг/кВт.
Бесплатно
Проектирование узла крепления оттяжек на силовой спице рефлектора
Статья научная
В настоящее время глобальные системы связи развиваются в сторону освоения высоких диапазонов частот для организации высокоскоростных каналов передачи информации, для чего необходимы крупногабаритные антенные системы с рефлекторами до 50 м. Большинство используемых технических решений для сборки крупногабаритных рефлекторов базируются на технологических объемных шаблонах, геометрически полностью имитирующих необходимую отражающую поверхность рефлектора. Масса таких шаблонов увеличивается в кубической зависимости относительно увеличения диаметра рефлектора, из-за чего использовать их при сборке крупногабаритных антенн становится всё более трудоемко из-за увеличения габаритов и массы шаблонов. Целью исследования является проектирование узла крепления оттяжек на силовой спице рефлектора для «бесшаблонной» сборки. Спица представляет собой композитную изогридную структуру, на которой закреплены кронштейны для крепления силовых узлов. Узел крепления представляет собой сборочную единицу, состоящую из скобы и зажимов и позволяющую точно регулировать необходимую силу натяжения оттяжки для фиксации шнура в рабочем положении без использования неразъемных способов скрепления. В качестве методов исследования были приняты аналитический подход и конечно-элементный анализ. С помощью аналитического расчёта была определена максимальная сила натяжения оттяжек в спроектированном узле, тем самым задана максимальная нагрузка для его эксплуатации. Коэффициент трения между шнуром и зажимом в каждом отдельном случае определяется экспериментально. После упрощения расчетно-конструктивной схемы скобы аналитический расчет проводился для пространственной стержневой рамы. Для подтверждения результатов расчёта была построена конечно-элементная модель скобы и проведен её статический анализ. Для разработанной модели скобы определены максимальные напряжения и проведен их сравнительный анализ с результатами, полученными аналитически. С помощью твердотельного моделирования определены массовые и габаритные характеристики узла крепления оттяжек. Были определены предельные диапазоны сил натяжения и материалы, используемые в узле, а также его прочностные характеристики. В заключении сделан вывод, что данный узел может применяться в «бесшаблонном» методе сборки рефлектора для широкого спектра крупногабаритных антенн, он обладает высокой технологичностью и универсальностью.
Бесплатно
Проектирование экраноплана схемы "Утка" с учетом интерференции его несущих поверхностей
Статья обзорная
Рассматривается влияние взаимного расположения несущих поверхностей проектируемого экраноплана на его характеристики. Определяются возможные изменения аэродинамических характеристик, габаритных размеров и весовых параметров аппарата при рациональном взаимном расположении несущих поверхностей с учетом их интерференции
Бесплатно
Статья научная
Для эффективного решения задачи проектирования сети разъемных соединении космических аппаратов в (JACJ «^СС» было разработано специализированное 11(J, обеспечивающее сквозное проектирование, начиная с разработки электрических схем систем КА и заканчивая разработкой КД на изготовление разъемных соедине-нии. Функциональное разделение программных средств разработанной системы автоматизированного проек-тирования (СуАПР) на проектирующие и служебные подсистемы позволило систематизировать задачи проек-тирования и комплексно подойти к созданию удобного пользовательского интерфейса.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена модель распределения температурного и динамического пограничных слоев при реализации турбулентного течения газового потока. Записано выражение для определения толщины потери энергии, получено выражение для определения локального коэффициента теплоотдачи в виде критерия Стантона. Проведен сравнительный анализ с теориями различных авторов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время система электроснабжения, электрооборудование и электросистемы широко используются на современных воздушных судах гражданской авиации, выполняя различные функции. Являясь основной частью авиационного оборудования, эти системы объединили в себе источники электрической энергии, электрическую сеть с системой распределения и потребителями электроэнергии. На современных самолетах основными источниками электрической энергии являются генераторы трехфазного тока напряжением 200/115 В, постоянной стабилизированной частоты 400 Гц. От безотказной работы системы электроэнергии зависит эффективность работы всех систем самолета, питающихся от энергии тока, и, в конечном счете, безопасное выполнение основной задачи полета по перевозке пассажиров, грузов и т. д. Проведен анализ системы электропитания переменным трехфазным током воздушного судна на примере летательного аппарата Ил-96. Рассмотрена основная четырехканальная система переменного трехфазного тока 200/115 В, стабилизированной частоты 400 Гц. Представлен ее состав и виды защиты каналов генерирования. Выявлены достоинства и недостатки существующей системы защиты от коротких замыканий в генераторе или его фидере, от повышения напряжения в любой из фаз, от отклонения частоты, от обрыва любой из фаз, от перегрузки канала при токе в любой из фаз и т. д. Выработаны и представлены предложения по совершенствованию существующей защиты системы электроснабжения с целью ее дальнейшей работоспособности с высокой надежностью и безотказностью.
Бесплатно
Статья научная
В работе систематизируются основные характеристики радиолокационных станций (РЛС) как средств обеспечения безопасности критической информационной инфраструктуры. Проанализированы основные виды радиолокационных станций. Показано, что доминирующим типом среди РЛС являются импульсные радиолокационные станции сантиметрового и миллиметрового диапазонов, которые используют одну антенну, достаточно просты и эргономичны при использовании по прямому назначению. Разобраны понятия тактических и технических характеристик радиолокационных станций. Рассмотрены особенности главной тактической характеристики - дальности действия радиолокационной станции. Показано, что для определения дальности обнаружения цели с учетом влияния условий среды и рельефа местности (в месте установки радиолокационной станции) необходимо использовать систему уравнений, содержащую зависимости дальностей обнаружения: энергетической, геометрической, ожидаемой и фактической (статистической). Соответствие аналитических расчётов фактическим результатам позволяет оценить достоверность предположений об отражающих свойствах целей в различных условиях обстановки при обеспечении безопасности критической информационной инфраструктуры.
Бесплатно
Статья научная
Одной из задач, решаемых изготовителем на завершающем этапе общей сборки высокоскоростных летающих моделей для снижения вероятности появления аномальных режимов полёта, является приведение параметров массо-инерционной асимметрии к нормативам, заданным в эксплуатационной документации на модель. Определение параметров и уравновешивание модели выполняют с использованием специализированного контрольно-измерительного оборудования. Рассматривается алгоритм балансировочного расчёта, проводимый при уравновешивании модели в одной плоскости коррекции на вертикальном динамическом балансировочном стенде и позволяющий за один шаг балансировки либо привести параметры массо-инерционной асимметрии летающей модели к заданным нормативам, либо диагностировать невозможность для конкретной конструкции модели обеспечить указанные параметры. Верификация расчёта, проведённая по результатам балансировочного эксперимента, показала высокую точность полученных формул и возможность использования алгоритма при балансировке летающих моделей, обладающих единственной плоскостью коррекции, расположенной на значительном расстоянии от центра масс модели.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается актуальная проблема развития и совершенствования методики стендовых испытаний бортово2о комплекса управления космическо2о аппарата космических аппаратов разработки ОАО «ИСС». Авторами проведен анализ имеющихся средств стендовых испытаний БКУ, а также освещены проблемы исследования и верификации перспективных БКУ с сетевой ор2анизацией информационно2о обмена. Для решения рассматриваемых вопросов обосновывается необходимость разработки методики параллельно2о контроля процессов, а также диа2ностическо2о контроля аномальных ситуаций вычислительно2о модуля в бортовой вычислительной сети. В работе использован объектно-ориентированный анализ, методы построения и анализа ал2оритмов, методы моделирования в UML. На основе разработанных ал2оритмов испытаний проведен предварительный этап отработки разветвленной сети SpaceWire. Разрабатываемые средства и методы испытаний внедряются при разработке стенда испытаний БКУ перспективных КА и мо2ут быть использованы при отработке и верификации систем управления на основе разветвленных сетей обмена информацией. Разработанные принципы и методики являются основой для проведения наземной экспериментальной отработки БКУ нового поколения.
Бесплатно
