Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Формирование государственно-частного партнерства на региональном уровне через лизинговые операции
Статья научная
Рассматривается применение государственно-частного партнерства в Российской Федерации как инструмента, позволяющего учесть интересы всех участников экономики: общества, бизнес-структур и государства. Предлагается осуществлять государственно-частное партнерство через лизинг как наиболее приемлемую форму экономических отношений.
Бесплатно
Формирование динамических моделей космических конструкций по данным натуральных испытаний
Статья научная
Предложен новый подход к проблеме уточнения параметров аналитической модели по данным системы измерения текущего состояния конструкции в процессе ее эксплуатации. Этот подход содержит этап определения модальных параметров модели на базе отождествления выхода идентифицируемой модели с выходом -измеряемым состоянием в условиях эксплуатации конструкции и этап, когда на базе полученных сведений о частотном спектре и данных об аналитической модели, используемых в качестве недостающей информации, производится уточнение параметров полученной расчетной модели. Высокоточная корректировка аналитической модели произведена из условия минимальности поправок, сближающих динамику модели с динамикой реальной конструкции. Применение данного метода позволяет обеспечить выполнение повышенных требований к точности построения и исследования модели динамики космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования является формирование подхода к моделированию операций орбитальной сборки реконфигурируемого космического аппарата (РКА) на геостационарной орбите. Реконфигурируемые космические аппараты представляют собой совокупность модульных космических аппаратов (МКА), где, в частном случае, на один МКА могут быть возложены функции модуля служебных систем (МСС), а на второй - функции модуля полезной нагрузки (МПН). Для обеспечения сборки РКА либо замены какого-то МКА, например, в случае его отказа, на новый, необходимо обеспечить решение задачи сближения МКА с РКА. В статье проведен анализ и исследование работы системы управления движением МКА во время выполнения сближения МКА с РКА. Сформирован перечень необходимых математических моделей для осуществления операций при решении задачи сближения МКА с РКА, а также представлена структурная схема взаимодействия математических моделей. В работе представлено краткое описание математического аппарата, позволяющего осуществить моделирование операций сближения МКА с РКА. Данный математический аппарат включает в себя модель орбитального движения МКА и РКА, модели углового движения МКА и РКА, чувствительных элементов и исполнительных органов. В данной работе математическое моделирование операций сближения МКА с РКА рассматривается как предмет исследования. Объектом исследования является система управления движением МКА, обеспечивающая реализацию сближения РКА на геостационарной орбите.
Бесплатно
Формирование режимов механических испытаний сильфонных баков
Краткое сообщение
Рассматриваются вопросы формирования режимов квалификационных и приемочных испытаний сильфон-ных баков на механические нагрузки, анализируются методические ошибки, выявленные в процессе проведения испытаний.
Бесплатно
Формирователи импульсных сигналов на основе цифровых интегрирующих фильтров широкополосных шумов
Статья научная
Рассмотрены схемы цифровых интегрирующих фильтров широкополосных шумов, применяемые в схемах импульсных формирователей. Проведен анализ помехоустойчивости и систематической фазовой погрешности.
Бесплатно
Цифровые системы управления дополнительными секциями шунтовых секционных стабилизаторов напряжения
Статья научная
мощных систем электропитания космических аппаратов остро стоят проолемы увеличения помехозащи-щенности и наоеэюности. Применение в системах электропитания цифровых компонентов вместо аналоговых позволяет частично решить эти проблемы. Предложены две различные схемы системы управления дополнитель-ными секциями шунтовых секционных стабилизаторов напряэюения, реализованные на цифровых компонентах.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен метод синтеза, позволяющий создавать имитаторы первичных источников электроэнергии космических аппаратов с требуемой динамической точностью.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся результаты основных теоретических расчётов и некоторых экспериментов по локальному подогреву низкотемпературной плазмой сверхзвукового потока газов внешним индуктором при ионизации газов в керамическом коническом сопле, осуществляемой посредством мощного высокочастотного электромагнитного поля. В основе численных расчётов лежат положения электромагнитной теории поля на основе уравнений Максвелла, Навье - Стокса для газодинамики, Саха - Эггерта для ионов и электронов, которые дают возможность рассчитать основные параметры индуктора и необходимую удельную мощность для подогрева низкотемпературной плазмой сверхзвуковых многокомпонентных газовых потоков. Использована модель безвихревого (ламинарного) сверхзвукового стационарного потока газов и проведено математическое моделирование его движения в коническом сопле с целью возможного использования эффекта дополнительного подогрева газового потока низкотемпературной плазмой для увеличения эффективности работы жидкостного ракетного двигателя. Установлено, что, для осуществления эффективного подогрева газового потока низкотемпературной плазмой в расчётном диаметре, требуется проводимость газов не менее σs ≥ 200 1/Ω·м для исходной температуры Та = 2528 - 2674 оК и частоты f = 27,12 МГц, что неосуществимо даже при наличии высокой концентрации примесей на основе щелочных металлов. Поэтому был разработан специальный прибор - ионизатор для камеры сгорания. Использование ионизатора позволяет достигнуть указанной проводимости для давления в камере сгорания 15 МПа. Расчёты показывают на возможность эффективного подогрева низкотемпературной плазмой сверхзвукового потока газов в начальном объёме конического сопла, который прилегает к критическому сечению жидкостного ракетного двигателя. Это позволит в дальнейшем значительно увеличить его удельный импульс и тягу на старте у поверхности Земли вследствие увеличения скорости потока газов в расчётном сечении. Также определено, что пристеночная область конического сопла обладает значительным градиентом температуры в радиальном направлении, тогда как вдоль оси симметрии конического сопла рост температуры имеет линейную зависимость. Результаты численного моделирования качественно согласуются с проведёнными экспериментами в кварцевом реакторе, охлаждаемом водой, что позволяло использовать разнообразные газовые и газо-жидкостные смеси для выбора топлива с оптимальным составом компонентов. Приводятся предварительные данные, полученные на рабочем стенде с тепловой мощностью кварцевого реактора, не превышавшей 4 кВт.
Бесплатно
Эволюция проекта «Морской старт» космических аппаратов
Статья научная
Для выведения космических аппаратов (КА) на геостационарную орбиту желательно производить запуск из зоны, наиболее близкой к экватору, что позволит при запуске ракеты-носителя (РН) максимально использовать скорость вращения Земли. Для решения этой проблемы в 1995 г. в Калифорнии была зарегистрирована компания Sea Launch. Для запусков КА при этом была использована двухступенчатая РН «Зенит». Пусковая установка и технологическое оборудование были смонтированы на доработанной самоходной нефтедобывающей платформе. C 1999 г. до консервации проекта «Морской старт» в 2014 г. с плавучей платформы в экваториальных водах Тихого океана было произведено 36 пусков КА. Однако в 2009 г. Sea Launch столкнулась с финансовыми трудностями, подала заявление о банкротстве и договорилась с РКК «Энергия» о выходе из процедуры банкротства. Появилась информация, что РКК «Энергия» продает космодром российской коммерческой авиакомпании S7 Airlines. Тем не менее, как технические, так и экономические проблемы останутся на прежнем уровне, в связи с чем прорабатывается возможность более экономичного запуска КА с использованием подводных лодок. И такой опыт уже имел место. Так, 7 июля 1998 г. впервые из подводного положения ракетным подводным крейсером Северного флота «Новомосковск» с акватории Баренцева моря с помощью ракеты-носителя «Штиль» были выведены на низкую околоземную орбиту два микроспутника. А 26 мая 2006 г. также из акватории Баренцева моря с АПЛ «Екатеринбург» с помощью РН «Штиль-1Н» был выведен на гелиосинхронную орбиту спутник «Компасс-2». Представленный материал показывает перспективность пуска КА из любой точки Мирового океана на различные орбиты с помощью подводных лодок, что является более надежным и экономичным, чем пуски с применением проекта, использующего тандем из пусковой платформы и сборочно-командного судна. Сопоставление габаритов пусковых шахт подводных лодок, по крайней мере тех, с которых уже производились пуски, и массово-габаритных характеристик КА различного назначения подтверждает такую возможность.
Бесплатно
Экспериментальное исследование геометрических параметров электронного луча
Статья научная
Проведены исследования геометрических параметров распределения плотности энергии в поперечном сечении электронного луча. Для проведения исследований была создана автоматизированная система.
Бесплатно
Статья научная
Представлена программа комплексного исследования загрязняющего воздействия собственной внешней атмосферы, реализуемого на этапе орбитальной эксплуатации космического аппарата (КА). Сформулированы задачи, которые должны быть решены в процессе проведения эксперимента. Определены необходимые измеряемые параметры и разработан алгоритм выбора оптимального состава аппаратуры, интегрируемой в состав КА, и мест установки датчиков на КА. Намечены пути практического использования полученных данных
Бесплатно
Экспериментальное исследование свойств уплотнительных резин при высоких и низких температурах
Статья научная
В узлах аэрокосмической техники широко используются неподвижные и подвижные уплотнения, изготовленные из резины. Известно также, что эксплуатация узлов ракетной и космической техники происходит в очень широком диапазоне как низких, так и высоких температур. Поэтому в расчетах неподвижных и подвижных уплотнений таких узлов необходимо учитывать зависимости постоянных упругости от температуры, а также влияние температуры на коэффициент трения резины. В противном случае при низких температурах возможно возникновение утечек через уплотнение, а при высоких температурах может произойти его разрушение. Приведена методика исследований модулей упругостей при изгибе образцов из резины в широком диапазоне деформаций изгиба и температур, а также методика исследований коэффициента трения скольжения резин при трении по фторсодержащим покрытиям и стали при низких и высоких температурах. Коэффициенты трения скольжения определялись при одностороннем вращательном движении плоских образцов при скорости скольжения 0,2 м/с и давлениях на поверхности трения от 0,8 до 50 МПа и диапазоне температур от - 40 до +120 °С. В результате экспериментальных исследований установлены зависимости статического модуля упругости при изгибе от температуры в диапазоне от - 70 до +100 °С для пяти составов бутадиен-нитрильных резин. Приведены также результаты температурного теста, имитирующего изменение контактных напряжений в уплотнении после установки при +20 °С и последующем охлаждении, а также температурного теста, когда после охлаждения деформацию изгиба увеличивают. Экспериментально получены зависимости коэффициента трения скольжения резины по фторсодержащим покрытиям трех типов и стали в широком диапазоне отрицательных и положительных температур.
Бесплатно
Статья научная
Разработка новых летательных аппаратов баллистического типа характеризуется в первую очередь более совершенными аэродинамическими характеристиками и более высокими предельными значениями скорости. Наземные трековые испытания авиационной и ракетной техники являются этапом, задачей которого является подтверждение работоспособности и эффективности новых разработок. Трековые испытания позволяют моделировать реальные нагрузки, они проще и существенно дешевле летных испытаний. Экспериментальная установка «Ракетный рельсовый трек 3500» Федерального казенного предприятия «ГкНИПАС имени Л. К. Сафронова» постоянно модернизируется с целью проведения трековых испытаний изделий со скоростью большей 3М. Экспериментальная установка включает в себя двухрельсовый путь, выполненный на специальном фундаменте, исключающем при массе до 3000 кг недопустимый прогиб рельса. Рельсовый путь имеет участок разгона с углом атаки длиной 2500 м и участок торможения. Между рельсами выполнен лоток, который на участке торможения заполняется водой. Он предназначен для гидродинамического торможения до полной остановки ракетной каретки с сохраняемым оборудованием. Подвижная ракетная трековая каретка изготовлена из массивной стальной пластины, к которой приварены три поперечные балки. Передняя и задняя балки заканчиваются осями, на которых шарнирно установлены опоры скольжения. На задней и средней балках выполнены ложементы для крепления ракетных двигателей твердого топлива. В зависимости от требуемой скорости испытания на ложементах могут быть размещены от одного до пяти двигателей. Объект испытания обычно крепится на передней и средней балках по оси каретки и закреплен консольно с выдвинутой вперед головной частью. Конструкция опор башмаков выполнена с охватом головки рельса таким образом, что обеспечивает скользящий контакт по верхней плоскости головки рельса, а при возникновении подъемной силы, превышающей вес каретки при высоких скоростях, удерживает конструкцию от свободного полета, контактируя с нижней поверхностью головки рельса. Трековые высокоскоростные испытания объектов спецтехники всегда сопровождаются интенсивной вибрацией и ударными воздействиями элементов конструкции. Из-за стремления проведения трековых испытаний изделий с большей скоростью возникает необходимость снижения уровня динамических нагрузок и устранения резонансных взаимодействий. В статье приведен алгоритм и методика статистической обработки случайных сигналов трехосевых датчиков виброускорений, установленных на башмаках ракетной трековой каретки и обтекателе объекта испытания. За счет размещения на каретке регистрационных накопителей информации были сохранены экспериментальные данные вибраций при испытании изделия со скоростью более 1М. Были определены автокорреляционные функции сигналов виброускорений датчиков, размещенных на различных элементах ракетной каретки, функции взаимной корреляции соответствующих сигналов, плотности спектров амплитуды, плотности спектров мощности и передаточные функции, характеризующие динамическую проводимость вибраций от башмаков, скользящих по рельсовым направляющим к объекту испытания.
Бесплатно
Статья научная
Уменьшение погрешности измерений псевдодальности - одна из основных задач, решаемых в высокоточной аппаратуре, работающей по сигналам ГНСС. В статье рассмотрены результаты экспериментальных исследований современной высокоточной аппаратуры ГНСС, определены основные источники погрешности измерений псевдодальности. Показано, что современные методы обработки сигналов НКА в навигационной аппаратуре позволили уменьшить случайную погрешность измерения псевдодальности до единиц сантиметров при измерении по открытым сигналам ГНСС. Совершенствование эфемеридно-временного обеспечения ГНСС, успехи в компенсации ионосферной и тропосферной погрешности вывели на первый план такие составляющие погрешности как погрешность многолучевого приема и систематическая погрешность в аналоговых трактах приемной аппаратуры. Рассмотрены методы уменьшения погрешности многолучевости для некоторых применений высокоточной НАП и варианты калибровки систематической погрешности НАП.
Бесплатно
Статья научная
Проведены экспериментальные исследования течения вязкой жидкости в торцевой щели между вращающимся диском и неподвижной стенкой, разработана методика расчета для определения параметров рабочего тела в торцевой щели, проведен сравнительный анализ с методиками расчета других авторов.
Бесплатно
Статья научная
Все большее распространение получают электрореактивные (плазменные или ионные) двигатели для коррекции орбиты космического аппарата (КА) и его довыведения на геостационарную орбиту. Это обусловлено большей экономичностью плазменных двигателей по сравнению с двигателями на химическом топливе. При разработке платформы КА важное место занимает согласование электрических характеристик системы электропитания (СЭП) и бортовых потребителей. Этот вопрос является по своему содержанию межсистемной проблемой. Отсутствие должного внимания к ее своевременному и правильному решению может затруднить работу системы электропитания космического аппарата. Наиболее важной подсистемой, которая оказывает существенное влияние на работу СЭП КА, является электрореактивная двигательная подсистема, так как она является наиболее мощной единовременно коммутируемой нагрузкой среди других бортовых потребителей. Переходные процессы в цепях питания, сопровождающие включение и отключение двигателя, могут достигать значительных величин. Электрореактивный двигатель работает только в связке со сложным электронным прибором - системой преобразования и управления (СПУ), которая преобразовывает напряжение бортового питания в набор напряжений, необходимых для работы элементов двигателя. Поэтому при предварительном проектировании двигательной подсистемы необходимо знать электрические характеристики переходных процессов и пульсаций в цепях питания связки двигатель - СПУ как электрической нагрузки СЭП. Получить расчетным методом характеристики такого рода процессов затруднительно. Поэтому наиболее распространенным и объективным методом получения данной информации является экспериментальный. В АО «ИСС» были проведены испытания, которые позволили измерить характеристики переходных процессов и пульсаций при запуске, работе и отключении плазменных двигателей различных типов, запитываемых от соответствующих СПУ. Работы проводились на вакуумном стенде ГВУ-60. В качестве источника питания, имитирующего СЭП, использовался технологический источник. В настоящей статье приводятся результаты измерений и анализа параметров переходных процессов и пульсаций на шинах питания СПУ для двигателей и приборов трех типов. Эти результаты следует рассматривать как предварительные. Показано, что наибольшие сложности могут возникнуть при эксплуатации высокомощных двигателей. Сделан вывод о том, что для каждого нового типа двигателей и СПУ целесообразно проводить стыковочные испытания двигательной подсистемы и системы электропитания КА.
Бесплатно
Статья научная
Приводится описание экспериментального модуля (ЭМБС) солнечной батареи, оснащенного концентратором солнечного света в виде плоских отражателей, а также описание методики летного эксперимента на низкоорбитальном КА «Юбилейный-2».
Бесплатно
Эластичные вытеснительные устройства топливных баков
Статья научная
В данной статье представлены результаты экспериментов, средств лабораторного обслуживания испытаний и исследований коррозионной стойкости, удобства использования материалов, узлов и агрегатов систем подачи с долгосрочным моделированием реального ресурса топливных баков с моделированием окружающей среды космической станции «Фобос-Грунт». Результаты испытаний показали, что при режимах полета перелетного модуля космического аппарата к концу полета следует ожидать газовыделение в баке с окислителем 0,16 л, в баке с горючим - 0,02 л при негерметичности эластичного вытеснительного устройства (ЭВУ) 1,0•10 -3 л.мкм рт. ст./с. Работоспособность (конструктивная целостность) ЭВУ обеспечивает длительность полета перелетного модуля - 510 суток. Компоненты амилин и гептил до и после испытаний соответствовали требованиям нормативно-технической документации.
Бесплатно
Электродвигатель-маховик с магнитогидравлическими опорами вращения
Статья научная
Для уменьшения возмущающих механических моментов со стороны опоры вращения и увеличения ресурса работы электродвигателей-маховиков, входящих в систему ориентации и стабилизации космических аппаратов, предлагается применять магнитогидравлические опоры вместо шарикоподшипниковых узлов для вращения маховика. К основному элементу магнитогидравлической опоры относится магнитная жидкость, представляющая собой коллоидный раствор однодоменных магнитных частиц, покрытых тонким слоем защитной оболочки поверхностно-активных веществ, что предотвращает слипание частиц в жидкой основе, обладающая высокой текучестью и намагниченностью насыщения. Если немагнитное тело находится в зазоре, заполненном магнитной жидкостью, между двумя областями с повышенным значением магнитного поля, то оно центрируется между ними. Результатом работы является создание электродвигателя-маховика, выполненного на магнитогидравлических опорах с аварийными шарикоподшипниками, который позволяет увеличить стабильность работы роторной системы при вращении, когда на нее действуют не только осевые, но и радиальные силы смещения от внешних механических воздействий на корпус электродвигателя-маховика, и обеспечить необходимое положение вектора кинетического момента. А использование сигнала с датчиков вращения аварийных шарикоподшипников, когда маховик отклоняется из центрального уравновешенного положения, позволяет исключать ложные переключения комплектов электромагнитов при кратковременных ударных воздействиях на корпус электродвигателя-маховика.
Бесплатно
Статья научная
С появлением космических летательных аппаратов, предназначенных для длительного функционирования в космическом пространстве и требующих постоянной ориентации, стали применяться электромеханические исполнительные органы на базе двигателей-маховиков. Это объясняется тем, что суммарная масса управляющего устройства и эквивалентная масса (в соответствии с потребной мощностью) источника энергоснабжения (например, солнечных батарей) в данном случае не зависят от продолжительности работы электромеханического органа на базе двигателя-маховика. В то же время аналогичная характеристика систем управления с реактивными двигателями увеличивается с ростом продолжительности ориентировочного полета. Кроме того, при этом возрастает потребное количество включений реактивных двигателей, что приводит к снижению надежности системы. Поэтому для космических летательных аппаратов, требующих длительной ориентации, применение систем с двигателями-маховиками оказывается более рациональным. Создание нового электромеханического исполнительного органа на базе управляемого по скорости двигателя-маховика для системы ориентации космического аппарата с улучшенными массогабаритными характеристиками позволит экономить потребителям деньги при запуске космических аппаратов. Требование минимальной массы является одним из главных предъявляемых к электромеханическим исполнительным органам. Целью исследования является расчет параметров и разработка конструкции электромеханического исполнительного органа на базе бесконтактного двигателя постоянного тока с улучшенными массогабаритными характеристиками. Это достигается за счет применения плоского статора, выполненного в виде печатного монтажа, при длине статора цилиндрической формы десятки миллиметров сокращаются до 1,5-2 мм, что влечет уменьшение размеров силовой части корпуса исполнительного органа, а соответственно, и массы всего двигателя-маховика. Предметом исследования является комплекс эксплуатационных характеристик управляемого по скорости двигателя-маховика, обеспечиваемых в процессе разработки двигателя-маховика на базе бесконтактного двигателя постоянного тока с печатной обмоткой на дисковом статоре. Результатом выполненной работы является разработанная конструкция двигателя-маховика на базе бесконтактного двигателя постоянного тока с печатной обмоткой на дисковом статоре.
Бесплатно
