Новые материалы и технологии в космической технике. Рубрика в журнале - Космические аппараты и технологии

Публикации в рубрике (21): Новые материалы и технологии в космической технике
все рубрики
Альтернативное направление развития ракетных плазменных двигателей на основе кГц-разряда в электрическом и магнитном поле

Альтернативное направление развития ракетных плазменных двигателей на основе кГц-разряда в электрическом и магнитном поле

Г.Н. Чурилов, К.А. Финников, Н.С. Николаев

Статья

Знания, полученные в результате детального исследования физики газового разряда, легли в основу разработки и изготовления ракетных плазменных двигателей. Дальнейший прогресс в этом направлении разработчики связывают с увеличением плотности рабочего тела – плазмы. Однако увеличение плотности газа, в котором осуществляется разряд, влечет возникновение ионизационной и перегревной неустойчивостей, которые в конечном результате приводят к контракции разряда. Это является основным препятствием на пути получения устойчивых плазменных потоков при высоком давлении и разработки на их основе плазменных двигателей. В этой работе, на примере изготовленных лабораторных вариантов плазменных генераторов, решающих конкретные народно-хозяйственные задачи, показана возможность обойти эту проблему путем применения дугового разряда переменного тока высокой частоты. Приводятся экспериментальные результаты по их применению для устройств, работающих при атмосферном давлении с использованием в качестве плазмообразующего газа аргона, гелия и воздуха. Представлены результаты исследования конструкции плазмотрона, в котором совмещены магнитная и вихревая стабилизации. Эта конструкция рассматривается в качестве прототипа ракетного плазменного двигателя, работающего, например, на воздушно-метановой и кислородно-метановой смесях.

Бесплатно

Выращивание полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в открытом космосе

Выращивание полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в открытом космосе

В.В. Блинов, В.М. Владимиров, Н.А. Кушнарев, А.И. Никифоров, Д.Б. Придачин, Д.О. Пчеляков, О.П. Пчеляков, В.А. Скороделов, Л.В. Соколов

Статья научная

Практическая космическая деятельность страны в околоземном пространстве и в дальнем космосе развивается уже в течение более пятидесяти лет. За это время было решено много новых научно-технических задач, разработаны и освоены новейшие технологии. Настоящая статья посвящена описанию предпосылок к проведению эксперимента по выращиванию полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в условиях орбитального полета международной космической станции. Показаны преимущества проведения технологического процесса в глубоком вакууме, образующемся в результате проявления эффекта молекулярного экрана, для получения новых тонкопленочных материалов с уникальными свойствами. Описан наземный имитатор космического модуля и действующий макет молекулярного экрана. Обсуждаются особенности эскизного проекта универсальной автоматизированной установки молекулярно-лучевой эпитаксии в космосе. Приводится обоснование экономической эффективности космической технологии, основанное на отсутствии необходимости применения дорогостоящих сверхвысоковакуумных средств откачки, криогенной техники и вакуумных объемов, содержащих большое количество нержавеющей стали. Проанализирован опыт трех орбитальных полетов американских космических кораблей «Шаттл», подтверждающий экономическую обоснованность проектов, связанных с получением полупроводниковых гетероструктур в условиях космического полета.

Бесплатно

Земные навигационные технологии в селенодезическом обеспечении

Земные навигационные технологии в селенодезическом обеспечении

В.Е. Чеботарев, В.И. Кудымов, А.В. Коняев

Статья

Предложено решение проблемы селенодезического обеспечения лунных спутниковых навигационных систем. Рассмотрены реализованные методы баллистического обеспечения околоземных навигационных спутников в части возможности их применения для лунных спутниковых навигационных систем. При построении селеноцентрической системы координат предложено использовать реализованный для наземных навигационных систем методы создания согласующей модели гравитационного поля и повышения точности аналитической теории движения. Для повышения быстродействия передачи результатов измерений текущих навигационных параметров, полученных на всем видимом участке орбиты, был предложен способ сжатия информации. Повышение оперативности решения задачи по уточнению начальных условий движения предложено осуществить за счет высокоточной аналитической теории движения. Для выполнения сформулированных работ по обеспечению надлежащей точности был создан автоматизированный комплекс определения орбит на базе аналитических методов. Перед началом работ по построению селеноцентрической системы координат достаточно запустить на окололунную орбиту 1-2 спутника и развернуть сеть из 3-4 селенодезических пунктов. Реализовать программное обеспечение в спутниковой навигационной системе возможно с использованием персонального компьютера.

Бесплатно

Исследование возможности применения деталей из термостойких пластиков и их испытание в составе малоразмерного газотурбинного двигателя

Исследование возможности применения деталей из термостойких пластиков и их испытание в составе малоразмерного газотурбинного двигателя

Побелянский Антон Викторович, Мустейкис Антон Иванович, Галаджун А.А., Круглов Денис Сергеевич

Статья научная

В рамках сотрудничества БГТУ «ВОЕНМЕХ» с ООО «Современное оборудование» (группа компаний «Солвер») был реализован проект по изготовлению основных узлов малоразмерного газотурбинного двигателя, оценке деталей, их дальнейшему испытанию, а также проведена предварительная оценка применения аддитивных технологий в аэрокосмической отрасли. В качестве объекта исследования в данном проекте был выбран малоразмерный газотурбинный двигатель с расчетной тягой 10 кгс. Актуальность выбора объекта исследования объясняется тем, что в настоящее время в России активно разрабатываются беспилотные летательные аппараты, а также силовые установки для них. Все детали малоразмерного газотурбинного двигателя можно условно отнести к трём температурным диапазонам эксплуатации, что позволило выделить ряд его деталей, которые могут быть изготовлены методом FDM из термостойкого пластика. В рамках проекта были решены следующие задачи: - проведение предварительных расчетов теплового состояния деталей в составе малоразмерного газотурбинного двигателя; - печать деталей, оценка точности изготовления, качества поверхности; - проведение испытаний деталей в составе малоразмерного газотурбинного двигателя; - съём деталей и проведение дефектации; - анализ полученных данных, выводы и рекомендации по применению аддитивных технологий термостойких пластиков в авиакосмической отрасли...

Бесплатно

Математическое моделирование процесса работы пьезодвигателя типа «Захват»

Математическое моделирование процесса работы пьезодвигателя типа «Захват»

А.В. Азин, С.А. Кузнецов, С.А. Пономарев, С.В. Пономарев, С.В. Рикконен

Статья

В статье представлены результаты разработки шагового пьезоэлектрического двигателя. Оригинальность конструкции шагового пьезоэлектрического двигателя состоит в конструкционном рычажном элементе – захвате, который позволяет организовать прямой и обратный ход штока при работе одного пьезоэлемента. Для выбора эффективного процесса работы шагового пьезоэлектрического двигателя разработана математическая модель. Данная математическая модель описывает функционирование пьезоэлектрического двигателя как нелинейной колебательной системы. Математическая модель позволяет определить скорость движения элементов пьезоэлектрического двигателя за период колебания при разных частотах, уровнях нагрузки и величине напряжения. Изготовлен прототип пьезоэлектрического двигателя. Проведены экспериментальные исследования. Техническими характеристиками двигателя являются точность позиционирования до 1 мкм и скорость перемещения штока до 10 мм/мин. при весе груза до 1 кг и напряжении до 100 В. По результатам проведенных экспериментальных исследований определено, что предложенная математическая модель позволяет смоделировать процесс работы пьезоэлектрического двигателя с погрешностью не более 10 %.

Бесплатно

Моделирование контактного взаимодействия элементов пьезоэлектрического двигателя

Моделирование контактного взаимодействия элементов пьезоэлектрического двигателя

А.В. Азин, С.А. Кузнецов, С.А. Пономарев, С.В. Пономарев, С.В. Рикконен

Статья

В статье представлены результаты разработки шагового пьезоэлектрического двигателя нового типа. Оригинальность конструкции шагового пьезоэлектрического двигателя состоит в конструкционном рычажном элементе – «захвате», который позволяет организовать как прямой, так и обратный ход штока при работе одного пьезоэлемента. Для выбора эффективного режима работы шагового пьезоэлектрического двигателя разработана математическая модель. Данная математическая модель описывает функционирование пьезоэлектрического двигателя с учетом особенностей контактного и электроупругого деформирования. С использованием пакета прикладных программ ANSYS разработана конечно-элементная модель пьезоэлектрического двигателя типа «Захват». Данная конечно-элементная модель позволяет оценить напряженно-деформированное состояние элементов конструкции пьезоэлектрического двигателя при их контактном взаимодействии и определить эффективный пошаговый режим работы пьезоэлектрического двигателя. С использованием разработанной конечно-элементной модели исследовано влияние параметров режима работы пьезоэлектрического двигателя на величину перемещения штока. По результатам проведенных экспериментальных исследований определено, что предложенная численная модель позволяет смоделировать динамический процесс пошагового режима работы пьезоэлектрического двигателя с погрешностью не более 6 %. Данная конечно-элементная модель учитывает характер внешней нагрузки на пьезоэлектрический двигатель и может использоваться для проектирования шаговых пьезоэлектрических двигателей различной сферы применения.

Бесплатно

Модифицированные выражения для стрелы прогиба консоли в случае поперечной нагрузки

Модифицированные выражения для стрелы прогиба консоли в случае поперечной нагрузки

Д.М. Зуев, К.Г. Охоткин

Статья научная

Современные задачи космической отрасли, такие как проектирование крупногабаритных развертываемых зонтичных антенных систем, требуют рассмотрения больших изгибов составных элементов ? стержней. Развитие современных аналитических методов механики деформируемого твердого тела позволяют моделировать формы изгиба гибких криволинейных стержней, находить выражения для их прогибов. Использование аналитических методов позволяет находить полную систему ветвей решений нелинейных краевых задач и все формы равновесных состояний стержней, избегая значительных временных затрат на численное моделирование. При этом для практики важны относительно простые методы определения форм больших криволинейных изгибов стержня, пригодные для инженерного применения на этапе эскизного проектирования составных стержневых конструкций. В статье предложен метод получения модифицированных аналитических выражений для определения больших прогибов упругого стержня ? консоли, нагруженной поперечной сосредоточенной силой. Предложенный метод использует важное для практики условие сохранения криволинейной длины стержня при изгибе. Модифицированные выражения позволяют достичь точности, сравнимой с точными нелинейными решениями, записанными в эллиптических интегралах и функциях, что многократно расширяет интервал нагрузок применимости линейной теории. Рассмотрены случаи поперечной нагрузки на свободном конце, комбинированной нагрузки: равномерно распределенной по всей длине стержня и поперечной сосредоточенной нагрузки. Проведено сравнение с экспериментальными данными, которое подтвердило точность предложенного метода. На основе модифицированных выражений были получены приближенные формулы, пригодные для инженерного применения.

Бесплатно

Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки

Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки

Ташев Пламен Чавдаров, Алексиев Николай Любенов, Манолов Валентин Кирилов, Черепанов Анатолий Николаевич

Статья научная

Выполнены экспериментальные исследования влияния наномодифицирующих порошков тугоплавких соединений на свойства сварного шва при сварке алюминиевого сплава и наплавке защитного покрытия на стальную пластину. Сварка алюминиевого сплава АМg6 осуществлялась с помощью аппарата для дуговой сварки с неплавящимся (вольфрамовым) электродом - ВИГ-сварка. В качестве модифицирующей добавки использовался наноразмерный порошок тугоплавкого соединения TiCN. Дополнительный электрод (модифицирующая порошковая проволока) изготовлялся с использованием вибрационной шаровой мельницы, в которой была подготовлена смесь из сечки стандартной добавочной проволоки марки АМg6 и нанопорошка TiCN. Смесь помещали в тонкостенный контейнер из сплава АМg6, после чего уплотняли, а затем проводили экструдирование с применением вертикального пресса. В результате были получены проволоки диаметром 3 мм, содержащие соответственно 2 % TiCN и 0,7 % TiCN. Сварку пластин проводили со стандартной добавочной проволокой и с модифицированными проволоками, содержащими TiCN...

Бесплатно

Наноэкструзионная технология изготовления конструкционных алюминиевых профилей

Наноэкструзионная технология изготовления конструкционных алюминиевых профилей

Крушенко Генрих Гаврилович, Решетникова Светлана Николаевна, Двирный Гурий Валерьевич

Статья научная

Одной из важных задач космического машиностроения является максимально возможное снижение массы при одновременном обеспечении требуемых механических характеристик как основных деталей и узлов космического аппарата (КА), так и средств запуска, в состав которых входит вспомогательный узел - адаптер, предназначенный для механического соединения КА с ракетой-носителем. И снижение его массы решалось разными средствами. Например, адаптер ракеты-носителя «Ариан-5» собирали из сегментов, заполненных алюминиевой пеной. При этом выигрыш в применении пенозаполненного адаптера заключался как в уменьшении массы по сравнению с массой адаптера из листового материала, так и в повышении его сопротивления деформации и вибрации. Следующий шаг на пути к облегчению массы адаптера - изготовление его из композитной анизогридной «сетки». Такие адаптеры пришли на смену металлическим. Возможен еще один вариант изготовления адаптеров и других сетчатых конструкций с применением алюминиевых профилей с волокнистым внутренним строением, которые получают путем прессования (экструзии) композиции, состоящей из частиц алюминия и нанопорошков (НП) химических соединений. Волокнистая структура профилей обеспечивает их высокие механические свойства, включая прочность на изгиб, а также способность к погашению вибрации

Бесплатно

Нелинейное деформирование тонкой сферической оболочки под давлением

Нелинейное деформирование тонкой сферической оболочки под давлением

Сабиров Рашид Альтавович

Статья научная

Сосуды высокого давления, в том числе сферические баки, используются в аэрокосмической технике. Если не допускаются большие деформации, тогда для решения вопроса обеспечения прочности конструкции применяется уравнение равновесия Лапласа с приложением нормативных коэффициентов запаса по назначению. Составлено уравнение равновесия сферической оболочки по деформированной схеме, то есть с учетом величины прогиба, на которую увеличивается первоначальный радиус оболочки от действия давления. Неизвестными параметрами здесь являются прогиб и внутреннее мембранное усилие, возникающее в оболочке. Считается, что первоначальный объем материала оболочки при ее деформировании не изменяется, так что толщина есть величина переменная. Учет этих параметров преобразует уравнение равновесия в нелинейное уравнение, связывающее прогиб и величину внутреннего давления. Постоянными параметрами в это уравнение входят первоначальный радиус, исходный объем материала оболочки и модуль Юнга. В примере деформирования шара рассмотрена взаимосвязь прогиба с внутренним давлением, внутренним объемом, напряжением и толщиной стенки при условии несжимаемости материала...

Бесплатно

Организация кластера высокой готовности

Организация кластера высокой готовности

Н.Д. Иванов

Статья

Одним из способов обеспечения надежности системы обработки и хранения данных, ежесекундного обеспечения пользователей оперативной и достоверной информацией является кластеризация серверных систем, за счет которой поддерживается ее высокий уровень. В статье рассмотрено построение кластера высокой готовности. Для повышения отказоустойчивости используются несколько серверов, подключенных через несколько коммутаторов. В серверах предусматривается несколько сетевых интерфейсов с использованием технологии bonding и RAID-массив. Серверы и коммутаторы подключаются к источникам бесперебойного питания, которые тоже резервируются. Приведены программные пакеты и их конфигурационные файлы, необходимые для функционирования кластера: bond, drbd, pacemaker, corosync. Дано описание конфигурации pacemaker и ресурс агентов: виртуальный IP-адрес – для того, чтобы у кластера был единый адрес, drbd – для зеркалирования RAID-массивов, programmControl – для управления приложениями, wakeUp – для управления включением и выключением серверов. В результате был спроектирован кластер высокой готовности, у которого, помимо серверной части, резервируется сеть и память. При переходе от одного сервера к другому обслуживание клиентов сервером прерывается на очень короткое время.

Бесплатно

Особенности ориентации навигационных космических аппаратов

Особенности ориентации навигационных космических аппаратов

В.Е. Чеботарев, А.В. Фатеев

Статья

Проведен анализ особенностей целевого использования навигационного космического аппарата. Сделан вывод о необходимости детального моделирования воздействующих гравитационных сил от Земли, Луны, Солнца и сил негравитационной природы для высокоточного прогнозирования движения космического аппарата на длительный период. Также сделан вывод о необходимости запрета на использование реактивных систем для разгрузки исполнительных органов системы ориентации космического аппарата в течение всего срока активного существования. Рассмотрены общие требования, предъявляемые к системе ориентации навигационного космического аппарата. Приведены преимущества ориентированного космического аппарата по отношению к неориентированному. Рассмотрено влияние погрешности ориентации навигационных антенн на качество излучаемого сигнала. Проведена оценка влияния погрешности ориентации панелей солнечных батарей на величину снимаемой с них мощности. Определены принципы построения системы ориентации, удовлетворяющие требованиям навигационного космического аппарата в части точности. Рассмотрены особенности ориентации навигационных космических аппаратов на теневых орбитах. Приведена формула для расчета длительности теневого участка от Земли. Приведена кинематика движения направления на Солнце из центра масс космического аппарата для невозмущенного вращения осей космического аппарата. Представлены результаты анализа динамики ориентации космического аппарата при прохождении особых зон теневых орбит и разработаны рекомендации по организации упреждающих разворотов. Сформулированы специальные требования к системе ориентации навигационного космического аппарата. Представлена оценка влияния погрешности ориентации космического аппарата на величину сил от солнечного давления, действующего на космический аппарат. По результатам данной оценки был сделан вывод о влиянии погрешности системы ориентации на ошибку прогнозирования движения центра масс космического аппарата.

Бесплатно

Полимерные материалы, модифицированные карбидом бора B4C и механокомпозитом B4C/W, для радиационной защиты в космических аппаратах

Полимерные материалы, модифицированные карбидом бора B4C и механокомпозитом B4C/W, для радиационной защиты в космических аппаратах

П.А. Витязь, С.А. Ковалева, В.И. Жорник, M.A. Белоцерковский, А.Д. Дубинчук, Т.Ф. Григорьева, Н.З. Ляхов

Статья

Композиты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированные наночастицами карбида бора B4C и композита B4C/W, для материалов защиты от быстрых и медленных (тепловых) нейтронов и γ-излучения сформированы методом механохимического синтеза в высокоэнергетических планетарных шаровых мельницах. Фазовый состав и микроструктурные характеристики композитов изучены методами рентгенографического фазового анализа (дифрактометр D8 Advance, Bruker), электронной микроскопии (сканирующий электронный микроскоп CamScan 4) и инфракрасной Фурье-спектроскопии (Фурье-спектрометр Nikolet iS10). Совместная механическая обработка в планетарной мельнице порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена и карбида бора В4С приводит к формированию полимерных композиционных частиц чешуйчатой формы с хаотичным распределением в них частиц карбида бора и равномерным распределением нанокристаллического железа в матрице полимера (~ 9 масс. %). Кроме того, формируется структура карбида бора с меньшим содержанием углерода (В6.5С), а также происходит разрыв молекулярных цепочек полиэтилена и его аморфизация. Совместная обработка в планетарной мельнице сверхвысокомолекулярного полиэтилена и механокомпозита B4C/W приводит к формированию полимерных композиционных частиц чешуйчатой формы с равномерным распределением в полимерной матрице частиц карбида бора и вольфрама. Изменяются параметры тонкой структуры карбида бора B4C. В результате взаимодействия полимерной матрицы и дисперсных порошков модификатора происходит образование поперечно сшитых структур и деструкция полимера с уменьшением его молекулярной массы.

Бесплатно

Приложение общей теории оболочек для учета краевого эффекта в тороидальном баке от внутреннего давления

Приложение общей теории оболочек для учета краевого эффекта в тороидальном баке от внутреннего давления

Сабиров Рашид Альтавович

Статья научная

Цель работы заключается в приложении уравнений общей теории оболочек для исследования изгибающих локальных моментных факторов так называемого краевого эффекта при расчете напряженно-деформированного состояния тороидального бака от внутреннего давления. В работе повторен вывод уравнения общей теории оболочек В. З. Власова в системе криволинейных координат. Получены выражения внутренних мембранных усилий, изгибающих и крутящих моментов. Составлены общие дифференциальные уравнения равновесия расчета изотропных оболочек переменной толщины и кривизны. Для расчета торового бака введена тороидальная система координат; разрешающие уравнения преобразованы в уравнение для решения осесимметричной задачи. Чтобы уменьшить порядок производных, полученное уравнение равновесия преобразовано в вариационное уравнение. Дифференциальные операторы заменены конечно-разностными аналогами, интегрирование заменено ступенчатым суммированием. Континуальная задача сведена к задаче дискретной, вариационно-разностной, с конечным числом переменных...

Бесплатно

Применение способа бесконтактной пайки для создания высоконадежных прецизионных соединений антенно-фидерных устройств космических аппаратов

Применение способа бесконтактной пайки для создания высоконадежных прецизионных соединений антенно-фидерных устройств космических аппаратов

Луконин Николай Владимирович, Белов Олег Александрович, Доронкин Дмитрий Михайлович, Коробкин Александр Николаевич, Шестаков Иван Яковлевич

Статья научная

В статье рассматривается применение способа бесконтактной пайки для создания высоконадежных прецизионных соединений антенно-фидерных устройств космических аппаратов негерметичного исполнения с увеличенными сроками активного существования. Переход к разработке и использованию приемопередающих устройств, работающих в сантиметровом и миллиметровом диапазонах радиоволн для связи космических аппаратов с Землей, позволяет существенно снизить массо-габаритные показатели антенно-фидерных систем за счет уменьшения геометрических размеров составных частей антенно-фидерных систем - антенно-фидерных устройств: антенн, фильтров, волноводов, переходов, делителей, соединений и др. при сохранении требуемых радиотехнических и эксплуатационных характеристик. В связи с уменьшением размеров антенно-фидерных систем космических аппаратов нового поколения требуется создание малогабаритных антенно-фидерных устройств с повышенной точностью конструктивно-технологического исполнения, высоконадежными паяными соединениями, но предъявляет дополнительные требования к конструкции и технологии сборки, точности совмещения деталей между собой, получению высоконадежных, в том числе и прецизионных паяных, соединений с длительными сроками использования в условиях воздействия факторов открытого космоса...

Бесплатно

СВ-синтез TiB2-MgAl2O4 композитов для жаростойких покрытий

СВ-синтез TiB2-MgAl2O4 композитов для жаростойких покрытий

Н.И. Афанасьев, Н.И. Радишевская, О.К. Лепакова, А.Ю. Назарова, В.Д. Китлер

Статья

Бориды металлов широко используются в качестве теплоизоляционных материалов, но в условиях высокотемпературных окислительных сред эффективность их применения значительно снижается. Для повышения термостойкости конструкционных материалов на основе диборида титана и предотвращения роста кристаллов TiB2 применяли добавки химически стойкой алюмомагнезиальной шпинели, обладающей огнеупорными свойствами. Целью данной работы являлось исследование структуры композита TiB2-MgAl2O4, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза двумя способами. Первый – СВ-синтез диборида титана из его элементов с добавкой алюмомагнезиальной шпинели. Другим способом решения получения термостойкого композиционного материала является СВ-синтез алюмомагнезиальной шпинели с добавлением готового диборида титана. Наилучшие результаты получены первым способом. Структура с равномерным распределением мелких зерен TiB2 синтезирована с добавкой 25 % масс. MgAl2O4. Cоставы исследовали рентгенофазовым анализом (ДРОН-3M, фильтрованное Сu-kα-излучение), ИК-спектроскопией (Nicolet 5700) и сканирующей электронной микроскопией (Philips SEM 515). Полученный материал представляет собой композит, в котором частицы TiB2, имеющие размер, не превышающий 5 мкм, равномерно распределены в матрице алюмомагнезиальной шпинели.

Бесплатно

Сварка объемных конструкций из алюминиевых сплавов нанопорошковыми электродами с волокнистой структурой

Сварка объемных конструкций из алюминиевых сплавов нанопорошковыми электродами с волокнистой структурой

Крушенко Генрих Гаврилович, Двирный Гурий Валерьевич, Решетникова Светлана Николаевна

Статья научная

При изготовлении конструкций летательных аппаратов из алюминиевых сплавов применяется сварка, физическая сущность которой заключается в получении неразъемного соединения путем расплавления и совместной кристаллизации материалов сварочного электрода и соединяемых деталей. При этом структура сварного шва и соединяемых деталей в области влияния нагрева укрупняется, что приводит к уменьшению механических свойств сварного изделия. Известно, что металлоизделия с мелкокристаллической структурой обладают более высокими механическими свойствами по сравнению с крупнокристаллическими. При этом в практике литейного производства с целью измельчения структуры литых изделий применяется модифицирование, суть которого заключается во введении в жидкий металл с помощью лигатур веществ, служащих центрами кристаллизации. Однако возможности таких средств модифицирования достигли пределов, и в последние годы нашел применение новый способ модифицирования с использованием нанопорошков (НП) химических соединений (нитриды, карбиды, бориды, оксиды), который дает более высокий эффект повышения механических свойств литых изделий...

Бесплатно

Синтез композиционных материалов на основе МАХ-фазы Ti3SiC2, содержащей бориды

Синтез композиционных материалов на основе МАХ-фазы Ti3SiC2, содержащей бориды

Н.И. Афанасьев, О.К. Лепакова

Статья

Исследованы микроструктура, фазовый состав и жаростойкость МАХ-фазы Ti3SiC2 и композиционного наноламинатного соединения Ti3SiC2-В, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме послойного горения. Процесс синтеза проводили в бомбе постоянного давления в атмосфере аргона. Волну безгазового горения инициировали раскаленной вольфрамовой спиралью. Максимальную температуру горения определяли вольфрам-рениевой термопарой ВР5-ВР20. Фазовый состав и структурные параметры полученных материалов определяли на дифрактометрах Shimadzu XRD-6000 (CuKα-излучение) и ДРОН-2 (СоКα-излучение). Количественный фазовый анализ проводили с помощью программы POWDER CELL 2,4. Для изучения микроструктуры использовали оптический (Axiovert 200M, Karl Zeiss) микроскоп. Установлено, что бор не входит в состав твердого раствора МАХ-фазы при концентрации менее 0,2 мол. %. Продукты с содержанием бора более 0,2 мол. % содержат дисперсные частицы диборида титана, располагающиеся между пластинами МАХ-фазы. Проведенные испытания на жаростойкость при температуре 1373 К показали, что исследованные в работе композиционные материалы на основе соединения Ti3SiC2 соответствуют жаростойкости стехиометрической фазы и превосходят по жаростойкости сплавы системы Ni-Cr-Al-Y, широко используемые для защиты деталей газотурбинного двигателя. Абразивная износостойкость композиционного материала в 1,6 раза выше, чем у МАХ-фазы и в 2,8 раза превосходит износостойкость сплава Ni-CrAl-Y. Полученные материалы перспективны для использования в качестве жаростойких и износостойких покрытий.

Бесплатно

Синтез управления малым космическим аппаратом с использованием двигателя-маховика на основе метода управления с поводырем

Синтез управления малым космическим аппаратом с использованием двигателя-маховика на основе метода управления с поводырем

Толпегин Олег Александрович, Литвинова Полина Юрьевна

Статья научная

Рассматривается управление малым космическим аппаратом с использованием двигателя-маховика при действии возмущений, статистические свойства которых неизвестны, но ограничены по абсолютной величине. Задача рассматривается как дифференциальная игра двух игроков, так как в качестве одного игрока, стратегия которого неизвестна, выступает возмущающий момент, а в качестве другого игрока - космический аппарат, управление которого нужно выбрать. Особенность решения состоит в том, что множество управлений малого космического аппарата разбивается на два подмножества: одно подмножество управлений используется для компенсации возмущений, а второе - для решения исходной задачи при отсутствии возмущений. Полученная траектория называется траекторией поводыря. Множество управлений разделить на два удается в редких случаях, поэтому в данной работе заранее выделяется подмножество управлений для решения исходной задачи при отсутствии возмущений, строится траектория поводыря, а затем в результате моделирования определяется допустимый диапазон возмущений с заданными статистическими свойствами, при которых возможно решение исходной задачи с допустимой точностью...

Бесплатно

Снижение эксплуатационных расходов термовакуумных испытаний космических аппаратов с использованием технологии кондиционирования газообразного азота

Снижение эксплуатационных расходов термовакуумных испытаний космических аппаратов с использованием технологии кондиционирования газообразного азота

В.М. Михалкин, О.В. Пастушенко, В.В. Двирный, Г.В. Двирный, А.А. Шевчук

Статья научная

Многие современные программы термовакуумных испытаний при наземной отработке космических аппаратов требуют обеспечения с высокой точностью температурного режима в широком диапазоне температур. Термовакуумные испытания отличаются значительными материальными затратами. Поэтому требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе связанных с обеспечением температурного режима, не менее актуально. Это объясняет повышенный интерес к перспективным энергоэффективным технологиям, одна из которых основана на кондиционировании газообразного азота. Системы с установками кондиционирования газообразного азота обладают оптимальным сочетанием эксплуатационных и технических характеристик и по сравнению с системами, где жидкий азот заливается в криогенные экраны, имеют меньшее потребление жидкого азота и электроэнергии, особенно в установившемся температурном режиме. При их применении исключен риск загрязнения термовакуумной камеры и объекта испытаний из-за утечек жидкого теплоносителя. Благодаря тому, что свойства азота достаточно точно соответствуют уравнению состояния идеального газа, моделирование таких систем относительно просто, а характеристики предсказуемы и стабильны. В статье проведен краткий анализ характеристик установок кондиционирования газообразного азота двух ведущих зарубежных производителей, приведены результаты практического применения четырех установок зарубежного производства с различными характеристиками с типичной термовакуумной камерой. Рассмотрены основные направления совершенствования зарубежными производителями характеристик установок кондиционирования газообразного азота. Сделан вывод о высокой эффективности и экономической оправданности применения технологии кондиционирования газообразного азота в большинстве случаев термовакуумных испытаний.

Бесплатно

Журнал