Авиационная и ракетно-космическая техника. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Вопросы отработки и создания трансформируемых антенн
Статья научная
Рассмотрены вопросы обеспечения требований параметров трансформируемых зонтичных антенн.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены проблемные вопросы применения электрорадиоизделий иностранного производства (ЭРИ ИП), проблемы проведения сертификационных испытаний, зарубежные уровни качества интегральных микросхем иностранного производства, а также вопросы разработки типовой программы сертификационных испытаний ЭРИ ИП.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются основные принципы построения стенда измерения динамических моментов управляющего-двигателя-маховика. Описан принцип работы управляющего двигателя-маховика. Проведен анализ существующих стендов измерения момента двигателя-маховика. Приведено описание конструктивной, функциональной схем разработанного измерительного блока стенда, его принцип действия. Получены характеристические уравнения элементов измерительного блока. Определена структурная схема измерительного блока и рассчитаны ее основные параметры. Приведено описание моментного двигателя, датчика угла, упруговязкой опоры. В результате разработан динамический стенд, позволяющий производить измерения динамического момента одновременно с четырех двигателей-маховиков в диапазоне ± 0,9 Нм, с точностью не менее 10 -4 Нм. Динамический стенд способен измерять момент непосредственно от двигателя-маховика, что обеспечивает более точную имитацию углового движения КА в замкнутом контуре испытаний системы ориентации и стабилизации КА.
Бесплатно
Восемь новых затменно-двойных систем в созвездии Кассиопеи
Статья научная
Несмотря на близость промышленных предприятий, культурных и спортивных сооружений, незамерзающий Енисей, оживленный проспект с его иллюминацией, в обсерватории Сибирского государственного аэрокосмического университета (СибГАУ) получен наблюдательный материал, по которому удалось открыть и исследовать восемь новых затменно-переменных звезд в созвездии Кассиопеи. Идентификационные номера звезд по каталогу USNO-A2.0: 1425-379853, 1425-413000, 1425-243950, 1425-458499,1425-207145, 1425-238265, 1425-424072, 1425-364307. Для поиска использовалась методика, основанная на том, что переменные звезды выпадают из общей зависимости среднеквадратического отклонения фотометрических измерений блеска звезд.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены критерии, используемые при оценках совместного загрязняющего воздействия собственной внешней атмосферы и плазмы, генерируемой стационарными плазменными двигателями. Обоснован переход от критерия «осажденной массы» к критерию «оптической деградации». Предложена интерполяционная модель, позволяющая оценить изменение оптических характеристик функциональных поверхностей космического аппарата. Рассмотрено влияние частиц металла, входящих в состав продуктов распыления, на оптические свойства покрытий
Бесплатно
Выбор периода обращения спутников ГЛОНАСС
Статья научная
Анализируется выбор периода обращения спутников российской Глобальной навигационной спутниковой системы, исходя из соображений обеспечения непрерывного глобального и, как минимум, четырехкратного обзора поверхности земного шара с заданными точностными характеристиками. Рассматривается метод выбора драконического периода обращения всех спутников, позволяющий отказаться от коррекции орбитальных параметров на всем сроке их активного существования. В результате анализа эволюции орбитальных параметров спутников системы показана правильность выбора орбитальной структуры, обеспечивающая ее устойчивость на всем сроке активного существования.
Бесплатно
Выбор рационального взаимного расположения несущих поверхностей экраноплана схемы "Утка"
Статья научная
Рассматривается возможность определения рационального взаимного расположения несущих поверхностей экраноплана схемы « утка» аналитическими методами. Используется подход, отличный от традиционного, а именно, возможность увеличения аэродинамического качества несущей системы не за счет увеличения подъемной силы, а за счет уменьшения силы лобового сопротивления несущей системы. Выносится предположение о возможности применения совокупности аналитических методов, позволяющей существенно упростить поиск решения на качественном уровне, что в свою очередь позволит сократить количество экспериментов, в том числе и виртуальных, для получения искомых результатов.
Бесплатно
Выбор теплоаккумулирующего материала для солнечного теплового ракетного двигателя
Статья научная
Рассматривается солнечный тепловой ракетный двигатель (СТРкД) с тепловым аккумулятором (ТА), использующим фазопереходные высокотемпературные теплоаккумулирующие материалы (ТАМ) с высокой удельной теплотой плавления, обладающие определенными энергетическими преимуществами над твердотельными графитовыми аккумуляторами. ТА конструктивно совмещен с системой «концентратор-приемник» (КП) и предназначен для накопления тепловой энергии от зеркального солнечного концентратора в периоды пассивного движения космического аппарата (КА) по переходным орбитам многовитковой траектории выведения, при которой включение СТРкД осуществляется в апсидальных областях орбит за счет теплового разряда ТА, нагревающего рабочее тело (водород) до высоких температур, обеспечивая высокие значения удельного импульса. При этом обеспечивается независимость процессов точной ориентации системы КП на Солнце в периоды пассивного движения КА для заряда ТА и управления вектором тяги при разряде аккумулятора. Области включения СТРкД при этом не зависят от условий освещенности. Рассматриваются такие тугоплавкие ТАМ, как оксид бериллия и бинарные эвтектики B*Si и 3BeO*2MgO с температурой плавления выше 2000 К и удельной энергоемкостью более 2 МДж/кг. Рассматривается задача межорбитальной транспортировки КА с низкой стартовой орбиты на геостационарную орбиту в течение 60 суток. В качестве критерия эффективности задачи выведения принята масса полезной нагрузки (ПН), которая максимизируется путем оптимизации релевантных параметров системы КП-ТА. К таким параметрам можно отнести, в частности, соотношение масс концентратора и ТА и параметр точности псевдопараболоидного концентратора. Проведена совместная оптимизация релевантных параметров, показаны их целесообразные значения для каждого ТАМ. Показано, что при использовании в ТА сплава B*Si масса ПН может быть больше по сравнению с остальными рассмотренными теплоаккумулирующими материалами. Условия ориентации системы КП на Солнце при этом достаточно соответствуют современным техническим возможностям. Выигрыш в массе ПН может более чем в 1,5 раза превышать эффективность современных средств выведения с ЖРД, что позволяет использовать ракеты-носители (РН) более легкого класса.
Бесплатно
Статья научная
В жидкостных ракетных двигателях (ЖРД), выполненных по безгазогенераторной схеме, привод турбины турбонасосного агрегата (ТНА) осуществляется подогретым горючим в тракте охлаждения (ТО) камеры сгорания (КС). Отсутствие газогенератора в значительной мере повышает надежность ЖРД и дает ряд преимуществ по сравнению с другими схемами двигателя. На данный момент существующие кислородно-водородные безгазогенераторные ЖРД не отвечают современным тактико-техническим требованиям по уровню тяг и давлений в (КС) двигателя. Поэтому необходимо изучить способы повышения энергетических параметров ЖРД и выявить перспективные схемы двигателя. В данной статье предлагаются схемные решения кислородно-водородного ЖРД, приводится анализ влияния различных факторов на энергетические параметры двигателя, а также рекомендации по проектированию безгазогенераторных ЖРД. Разработана математическая модель расчета основных энергетических и геометрических параметров двигателя. Предложены перспективные пневмогидравлические схемы (ПГС) кислородно-водородного безгазогенераторного ЖРД в зависимости от тактико-технических требований.
Бесплатно
Выведение космического аппарата на геостационарную орбиту комбинированным методом
Статья научная
Актуальность работы определяется возросшей конкуренцией на мировом рынке разработки спутников, что требует снижения издержек на разработку и запуск космических аппаратов. Очевидным способом уменьшения затрат является снижение стартовой массы космического аппарата, позволяющее применять для запуска космического аппарата на геостационарную орбиту более дешевые ракеты-носители среднего класса либо запускать одной ракетой-носителем несколько космических аппаратов. Альтернативным решением этой проблемы является выведение космического аппарата комбинированным методом. Комбинированный метод выведения космического аппарата обладает преимуществом по времени выведения относительно метода выведения с использованием только электрореактивных двигателей, а относительно метода выведения на химических двухкомпонентных реактивных двигателях - по количеству топлива. Таким образом, применение комбинированного метода выведения позволит космическому аппарату быстро проходить зону внутреннего радиационного пояса Земли, используя химические двухкомпонентные реактивные двигатели, а электрореактивные - для дальнейшего довыведения космического аппарата на рабочую орбиту. Целью исследования является оценка эффективности выведения космического аппарата на геостационарную орбиту комбинированным методом, оптимизация массы топлива для выведения. В результате выполненной работы были разработаны критерии оптимизации комбинированного метода, методика оптимизации массы топлива и соответствующий комплекс программ в среде MatLab. Также проведены расчеты и анализ полученных результатов выведения космических аппаратов различной стартовой массы комбинированным методом при помощи ракеты-носителя «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» (космодром Байконур, Казахстан) и при помощи ракеты-носителя Falcon-9v1.1( мыс Канаверал, США). В заключение отмечено, что выведение посредством ракеты-носителя «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз» имеет ряд преимуществ относительно зарубежной ракеты-носителя.
Бесплатно
Выравнивание поля освещенности имитатора солнечного излучения на основе конического рефлектора
Статья научная
Актуальной проблемой в области освоения космического пространства в наше время остается моделиро- вание условий космического полета для испытаний космических аппаратов и отдельных их систем на Земле. Рассмотрена задача создания имитатора солнечного излучения для наземных испытаний солнечных батарей космического назначения на основе импульсной ксеноновой лампы удлиненной цилиндрической формы и кониче- ского рефлектора. Применение импульсных ксеноновых ламп в качестве источника излучения в имитаторах солнечного излучения позволяет воспроизводить излучение Солнца с достаточной степенью приближения по спектру и плотности потока. Малорасходящийся поток излучения можно получить с помощью осесим- метричных зеркал (параболических, параболоцилиндрических, конических), в фокусах которых находятся источники излучения. Изложены аспекты создания трехмерной модели имитатора солнечного излучения для исследования его характеристик, а также для проведения экспериментальной проверки адекватности создан- ной трехмерной модели. Предложены два способа получения потока излучения имитатора солнечного излуче- ния, соответствующего требуемым показателям по плотности, коллимированности потока, его спектру. Как искусственная расфокусировка источника излучения и конического отражателя, так и применение гради- ентного тонирования поверхности источника излучения либо конического отражателя позволяют уменьшить неравномерность распределения плотности потока излучения в 3 раза. Сделан вывод о принципиальной приме- нимости и эффективности предложенных способов выравнивания неравномерности падающего светового потока для исследуемой оптической схемы. Предложенная конструкция имитатора солнечного излучения про- ста в техническом исполнении, не требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат для своего функционирования. Предполагается дальнейшее исследование предложенной модели имитатора солнечного излучения и его апробации в лабораторных условиях.
Бесплатно
Высокочастотный ионный двигатель малой мощности
Статья научная
В настоящее время одним из активно развивающихся направлений в мировой космической отрасли является разработка и применение малых космических аппаратов (МКА). Анализ современных тенденций развития рынка КА показывает, что функционирование ряда систем могут обеспечивать МКА массой от 100 до 500 кг, размещенные на низких (до 1000 км) орбитах. Существует объективная потребность в средствах поддержания и коррекции орбит МКА массой 100…500 кг, способных обеспечить получение высококачественной информации в течение 5…10 лет, для чего на МКА необходимо ставить двигатели управления орбитальным движением, в качестве которых могут быть использованы электроракетные двигатели (ЭРД). Типичные сроки активного существования МКА массой до 500 кг, не оснащенных ЭРД, ограничиваются 2…3 годами. В 2010 г. в МАИ была создана лаборатория высокочастотных ионных двигателей. За последующие годы был накоплен значительный опыт в области исследования высокочастотных ионных двигателей (ВЧИД) с различными потребляемыми мощностями. В связи с вышесказанным в 2013 г. в МАИ совместно с ОАО «КБХА» была начата разработка ВЧИД малой мощности (ВЧИД ММ). В ходе разработки ВЧИД ММ выполнены расчетные исследования, позволившие оптимизировать конструктивные параметры эмиссионного и ускоряющего электродов двигателя. Выполнены тепловой и термомеханический расчеты ВЧИД ММ, выявившие наиболее теплонапряженные элементы двигательного блока и позволившие принять меры к перераспределению тепловых потоков, а также выбрать материалы для изготовления электродов ионно-оптической системы (ИОС) двигателя. Была создана и испытана лабораторная модель ВЧИД ММ. В ходе стендовых испытаний были продемонстрированы рабочие характеристики, близкие к расчетным. Были сделаны выводы о путях повышения основных рабочих характеристик двигателя.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ выявления дефектов КА в процессе изготовления методами вибрационных и акустических воздействий.
Бесплатно
Гидродинамика потока вязкой жидкости в решетке профилей лопаток центробежной гидромашины
Статья научная
Представлен расчет потока вязкой жидкости решетки профилей лопаток центробежного рабочего колеса. Получены зависимости изменения параметров пограничного слоя вдоль входных кромок лопаток решетки профилей центробежной гидромашины. Выполнены расчеты с учетом вязкости для ряда рабочих вязкостей.
Бесплатно
Гидродинамическая нестационарность при кавитационных режимах работы высокооборотных насосов
Статья научная
Рассматриваются кавитационные явления при обтекании лопаток высокооборотного центробежного колеса насосного агрегата жидкостного ракетного двигателя. На основе полученных фотоснимков по визуализации течений уточнены форма, объемы и динамика роста кавитационных каверн в проточной части рабочего колеса.
Бесплатно
Гидродинамические параметры проточной части высокооборотного центробежного насоса
Статья научная
На основе струйно-вихревой модели гидродинамики проточной части высокооборотного центробежного насоса с полуоткрытым рабочим колесом представлены расчетные соотношения для проектирования высокооборотных центробежных насосов, подтвержденные экспериментально.
Бесплатно
Гидродинамическое исследование приторцевого течения прямых решеток
Статья научная
Отражены гидродинамические исследования приторцевого течения в прямых решетках. Описана методика проведения эксперимента и выявлены особенности приторцевого течения.
Бесплатно
Двигатель-маховик для малых космических аппаратов
Статья научная
При разработке малоразмерного двигателя-маховика одной из ключевых проблем является выбор подшипниковых опор, поскольку жесткие ограничения по габаритам и массе прибора позволяют применять только шарикоподшипники сверхлегких серий. На этапе предварительной проработки конструкции выполнялись расчеты коэффициентов запаса по нагрузкам при механических испытаниях и по изгибной прочности оси с определением критических сечений. Роторная система состоит из маховика, закрепленного на наружных кольцах шарикоподшипников, индукторов, магнитов и ротора датчика углового положения. Наиболее опасен момент остаточной неуравновешенности роторной системы, так как динамические нагрузки напрямую связаны с уровнем контактных напряжений между шариками и дорожками качения. При достижении значительных напряжений возможно усталостное выкрашивание дорожек и тел качения. Кроме того, давление из-за дисбаланса вала маховика неизбежно вызывает силы трения и, следовательно, выделение тепла, что приводит к росту момента сопротивления вращению ротора, а также ускоряет процесс старения смазки. В соответствии с общими требованиями к роторной системе она подвергалась динамической балансировке, поскольку только так устраняются все виды неуравновешенности с необходимой точностью. Для проведения этой технологической операции в роторной системе предусмотрены две плоскости коррекции, расположенные на ободе маховика в местах наибольшего удаления от оси вращения. Балансировка проводилась путем удаления материала в зонах кольцевых проточек плоскостей коррекции. Сравнение характеристик разработанного малоразмерного двигателя-маховика и зарубежных аналогов показывает, что их параметры соответствуют друг другу.
Бесплатно
Двухконусный адаптер для запуска блока трех космических аппаратов
Статья научная
Запуск нескольких космических аппаратов с помощью одного средства выведения - сложная инженерная задача. Решение этой задачи позволит значительно сократить расходы на формирование орбитальной группировки, состоящей из множества однотипных аппаратов. Основной вопрос в такой задаче, требующий тщательной проработки, - это соединение блока космических аппаратов с ракетой-носителем. Традиционно интеграция как одиночного космического аппарата, так и блока из нескольких аппаратов с ракетой-носителем осуществляется с помощью так называемого устройства отделения. Неотъемлемой частью этого устройства является адаптер - переходная конструкция, служащая для размещения различных элементов устройства отделения (таких как замки, толкатели, прижимные и поворотные устройства) и жесткого соединения космического аппарата или блока аппаратов с ракетой-носителем. Эта конструкция воспринимает нагрузки, возникающие при наземной эксплуатации и транспортировании, а также при старте ракеты-носителя, поэтому она должна обладать высокой жесткостью и прочностью. В настоящее время для вывода на орбиту блока трех космических аппаратов используют металлическую ферменную конструкцию, представляющую собой набор фитингов, соединенных между собой полыми алюминиевыми трубами. Такая конструкция обладает рядом существенных недостатков. Предлагается принципиально новый адаптер. Его конструкция, обладающая сравнительно небольшой массой и высокой жесткостью благодаря использованию современных композиционных материалов, позволяет равномерно распределить нагрузку на интерфейсные точки с ракетой-носителем. Технология производства элементов такой конструкции отработана на многих российских космических аппаратах. Проведен параметрический анализ предлагаемой конструкции адаптера. Показаны способы повышения жесткости адаптера: применение материалов с высоким модулем упругости, изменение толщины обшивок панели, а также изменение параметров сетчатой структуры конических оболочек. Произведена также предварительная оценка массы предлагаемой конструкции.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время космические аппараты дистанционного зондирования Земли (КА ДЗЗ) нашли широкое практическое применение для решения различных социально-экономических задач, таких как получение информации с районов чрезвычайных ситуаций или районов со слаборазвитой наземной инфраструктурой. Существенным недостатком современных КА ДЗЗ является низкая оперативность получения информации с заданного района земной поверхности. Существующие способы снижения периодичности наблюдения заданного района земной поверхности предполагают значительное наращивание численного состава орбитальных группировок КА ДЗЗ. Однако данный способ требует значительных экономических затрат. Предложен двухрежимный способ наблюдения земной поверхности. Данный способ предусматривает использование в процессе функционирования КА ДЗЗ режима глобального наблюдения и режима регионального наблюдения. Переход из одного режима наблюдения в другой предлагается осуществлять за счет изменения периода обращения КА вокруг Земли путем изменения большей полуоси рабочей орбиты с помощью маршевой двигательной установки. В рамках проводимых исследований была разработана методика определения основных параметров орбит глобального и регионального наблюдения. Для обеспечения прохождения трассы КА ДЗЗ через заданный район земной поверхности рассматривался вопрос фазирования при переходе в режим регионального наблюдения. В результате чего была разработана методика определения временных и энергетических затрат на изменение режима наблюдения. Исходя из необходимости математически описать взаимосвязь рабочей точки, принадлежащей орбите фазирования, с географическими координатами заданного района земной поверхности, была разработана методика расчета трасс КА ДЗЗ, функционирующих с применением двухрежимного способа наблюдения. Вышеперечисленные методики являются составными частями математической модели, описывающей двухрежимный способ наблюдения, которая послужит основой для формирования требований к перспективным двигателям, а также к двигательным и энергетическим установкам космических аппаратов. Сравнение двухрежимного способа наблюдения с известными способами повышения оперативности получения информации с заданных регионов показывает, что использование двухрежимного способа позволяет существенно снизить периодичность обзора при относительно небольших экономических и приемлемых энергетических затратах.
Бесплатно
