Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Статья научная
Статья посвящена созданию средств аварийного спасения экипажа космического корабля «Союз» при выведении на орбиту, содержит краткие материалы о научноисследовательских, проектных, конструкторских и экспериментальных работах, выполненных специалистами РКК «Энергия» (ранее ОКБ-1), ЦНИИмаш (ранее НИИ-88), ЦАГИ и многих других предприятий-участников при разработке средств аварийного спасения. В статье рассмотрены компоновочные решения по отделяемому головному блоку, алгоритмы работы системы аварийного спасения, представлены результаты моделирования движения отделяемого головного блока и структурных частей корабля в случае аварии носителя, приведены краткие результаты анализа реальных случаев аварийного спасения экипажа, включая аварию ракеты-носителя «Союз-ФГ» 11 октября 2018 г.
Бесплатно
Автоматизация контроля плоскостности панелей солнечных батарей
Статья научная
В статье рассмотрены возможности нового специализированного программно -измерительного комплекса для контроля плоскостности панелей солнечных батарей (СБ) изделий ракетно-космической техники. Приведены технические характеристики и особенности работы. Приведены особенности измерения плоскостности панелей СБ. Сформулированы данные допустимых отклонений от плоскостности для панелей СБ научно-энергетического модуля, предназначенного для работы в составе Международной космической станции. Разработан состав измерительного комплекса. Подробно рассмотрен визуальный подход построения планов для методик поверки и методик измерения, основанный на визуальных компонентах. Рассмотрены элементы, из которых строятся планы измерения. Приведены образцы планов для методик поверки, методик измерения плоскостности лицевой и тыльной поверхностей панелей. Указаны основные требования к обработке результатов измерений, которые сохранены для совместимости со старым, ручным подходом к измерениям. Приведены основные алгоритмы обработки измерений для вычисления общей и локальной неплоскостностей панелей.
Бесплатно
Статья научная
Современные тенденции в развитии космической отрасли направлены на стремительный рост рынка широкополосных услуг связи. Космические аппараты с крупногабаритными трансформируемыми рефлекторами создали новый виток в конкурентной борьбе за потребителя, что стало дальнейшей ступенью глобализации рынка информационных услуг, создавая преимущества тем странам, которые владеют необходимыми спутниковыми технологиями широкополосного мультимедийного вещания. Надежность любого оборудования для применения в составе космических аппаратов определяющим образом зависит от качества его наземной экспериментальной отработки. Для обеспечения высокого качества такой отработки требуется создание высокоточной автоматизированной системы компенсации весовой составляющей. Разработана структура платформы автоматизации, соответствующая принятому технологическому процессу проведения испытаний. Определены принципы взаимодействия подсистем для приема, обработки и контроля параметров процесса испытаний. Проведен расчет параметрических уравнений для внешнего и внутреннего контуров регулирования системы. Разработанное программное обеспечение внедрено в программно-аппаратный комплекс, предназначенный для выполнения испытаний крупногабаритной трансформируемой антенны с системой компенсации весовой составляющей. Использование программного обеспечения расширяет возможности исследования крупногабаритных трансформируемых рефлекторов и повышает качество и надежность проводимых испытаний.
Бесплатно
Автоматическая посадка беспилотного многоразового орбитального корабля «Буран»
Статья научная
В статье приведены проблемы, с которыми пришлось столкнуться при решении задач автоматической посадки многоразового орбитального корабля «Буран». Дано краткое описание состава аппаратно-программных бортовых и наземных средств, примененных для решения этой задачи. Приведены результаты полета ОК «Буран» на стадии спуска при первой в мировой практике автоматической посадке орбитального корабля на аэродром.
Бесплатно
Адаптивные алгоритмы аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей
Статья научная
В статье рассмотрен новый подход к разработке алгоритмов аварийной защиты и диагностирования жидкостного ракетного двигателя 11Д58МФ разгонного блока нового поколения. Особенностью данного подхода является возможность определения предельных значений контролируемых параметров работы жидкостного ракетного двигателя при отсутствии статистики испытаний. Необходимая статистика набирается во время работы двигателя. Кроме того, данный подход позволяет существенно повысить эффективность систем диагностики и аварийной защиты, так как в ходе расчета исключаются погрешности измерительной аппаратуры, а также погрешности, связанные с процессом изготовления двигателя. В статье приводится качественное описание нового подхода и результаты проверки типовых алгоритмов при моделировании работы двигателя 11Д58М на макетном образце автономной системы управления двигателем (рассматриваемый подход не зависит от типа двигателя и является универсальным). Также изложены основные направления дальнейшего развития адаптивного подхода к разработке алгоритмов диагностирования и аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей.
Бесплатно
Статья научная
Стыковка или причаливание космических аппаратов реализуется с использованием активного и пассивного агрегатов, направляющие поверхности которых обеспечивают уменьшение их относительных боковых и угловых рассогласований в процессе сближения. Сложные формы этих поверхностей уменьшают число степеней свободы и объем относительного движения в процессе сближения соединяемых агрегатов. Эти поверхности не являются произвольными и представляют собой наборы геометрических элементов, которые описываются уравнениями от первого до четвертого порядка. Эта особенность учтена при разработке способов описания поверхностей и в алгоритмах определения параметров их контакта. Элементы поверхностей представляются единичными геометрическими примитивами или их упорядоченными множествами. Для каждой пары примитивов разработан алгоритм оценки возможности контакта и расчета его параметров на основе простых аналитических выражений. Элемент поверхности в виде усеченного конуса, цилиндра, тора или их фрагментов представляется упорядоченным множеством геометрических примитивов более низкого порядка, а для определения возможности контакта применяется алгоритм дихотомии, на каждой итерации которого используются аналитические решения. Все вышеупомянутое обеспечивает моделирование процессов стыковки и причаливания в реальном времени.
Бесплатно
Статья научная
Выполнен системный анализ факторов, оказывающих влияние на работу лазерного высотомера для управления спуском с окололунной орбиты. Благодаря использованию метода поиска множеств Парето решена задача оптимизации энергопотребления и массы лазерного высотомера по критериям массы приемного объектива и мощности, потребляемой лазерными источниками, в качестве которых рассматривались твердотельные лазеры с диодной накачкой. В результате определены значения массы и потребляемой мощности, которые удовлетворяют требованиям для существующих моделей приборов.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты проектно-расчётных работ по возможности использования в космических жидкостных ракетных двигательных установках инерционного осаждения жидкого топлива в баках и сепарации из него газовых включений после полёта в условиях невесомости центробежных ускорений в жидкости, возникающих при выполнении орбитальным блоком программного сепарирующего разворота, предлагаемого автором. Показано, что обеспечение осаждения топлива и сепарации содержащихся в нём газовых включений с помощью сепарирующего разворота позволяет существенно снизить расход топлива двигательных установок стабилизации, ориентации и запуска маршевого двигателя, обеспечивающих перед запуском необходимую кондицию топлива в части его газосодержания на входе в двигатель.
Бесплатно
Статья научная
Проведены анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса в мембранном аппарате системы регенерации санитарно-гигиенической воды для космической станции. Описана физическая картина обратноосмотической очистки, и определена движущая сила процесса - разность эффективных давлений (рабочее минус осмотическое давление) в растворе у поверхности мембраны и в очищенной воде. Показано, что процесс мембранной очистки сопровождается диффузионным отводом компонентов моющего средства от мембраны. Коэффициент массоотдачи и разность концентраций (соответственно - разность осмотических давлений) в пограничном слое напорного канала могут быть определены с использованием расширенной аналогии между массообменом и теплообменом. Предложена и экспериментально подтверждена методика расчета производительности обратно -осмотического аппарата при очистке санитарно-гигиенической воды, полученной при использовании моющего средства, применяемого при санитарно-бытовых процедурах на Земле.
Бесплатно
Статья научная
В условиях возрастающего засорения околоземного космоса количественная оценка катастрофичности последствий пробоя МКС осколками космического мусора является необходимым инструментом при разработке мероприятий по парированию аварийной ситуации, связанной с пробоем. Российский сегмент (РС) МКС наиболее уязвим к пробоям из-за наличия в его составе транспортных кораблей, имеющих более слабую экранную защиту по сравнению с модулями станции. В связи с этим возникает задача определения степени катастрофичности пробоя гермооболочки модулей, транспортных кораблей, топливных баков и баллонов РС с учетом возможных видов катастрофических последствий пробоя и распределения риска пробоя по модулям и транспортным кораблям. Для решения задачи разработана методика расчета рисков катастрофического пробоя станции, основанная на разделении основной задачи на два этапа. На первом этапе рассчитывается вероятность пробоя отдельных отсеков, составляющих станцию и имеющих определенный тип экранной защиты, с использованием конечноэлементной геометрической модели станции и модели техногенной среды. Полученные результаты используются на втором этапе расчетов вероятности катастрофического исхода пробоя методом статистических испытаний (метод Монте-Карло). При этом используется модель РС МКС, состоящая из отсеков упрощенной формы (цилиндров и усеченных конусов), что позволяет упростить процедуру получения случайного места пробоя и сократить временные затраты для получения статистически достоверных результатов. На основе представленной в статье методики разработана программа, используемая для расчета вероятности катастрофических последствий пробоя РС МКС. Анализ результатов расчетов показал, что относительная вероятность катастрофического исхода пробоя, сопровождаемого гибелью экипажа и/или потерей станции, составляет 13,3%; вероятность экстренной эвакуации экипажа из-за угрозы гипоксии - 3,716%; вероятность экстренной эвакуации экипажа в корабле с пробитым бытовым отсеком - 21,59%. Предложены мероприятия по дальнейшему снижению риска катастрофических последствий пробоя путем введения системы оперативного определения координат места пробоя в состав бортовых систем, а также использования экипажем кислородных масок при проведении спасательных операций.
Бесплатно
Анализ применения проволочных технологий 3D-печати в условиях космического пространства
Статья научная
В настоящее время исследование аддитивных технологий в условиях космического пространства является ключевым для решения задач по изготовлению и ремонту конструкций космических аппаратов на месте с минимальной зависимостью от доставки комплектующих с Земли. Анализ исследований, при которых были задействованы методы аддитивных технологий в условиях пониженной гравитации, позволил сделать вывод о возможности и целесообразности применения проволочных технологий 3D-печати в условиях космического полёта. Одним из возможных решений в производстве конструкционных элементов в условиях пониженной гравитации может стать метод проволочной электродуговой технологии аддитивного формирования. Особенность метода заключается в использовании металлической проволоки в качестве филамента, расплавление которого осуществляется под действием электрической дуги. С учётом особенностей проволочной технологии и условий космического пространства были сформированы критерии оценки элементов конструкции пилотируемых космических комплексов, изготовление, обслуживание и ремонт которых возможен методами аддитивных технологий.
Бесплатно
Анализ сложного процесса управления расходом топлива геостационарного космического аппарата «Ямал»
Статья научная
Девятого августа 2010 года, после успешного завершения программы полета и увода на орбиту «захоронения», был принудительно прекращен более чем 10-летний полет геостационарного космического аппарата «Ямал-100». Успешному завершению полета во многом способствовало решение задачи эффективного расхода топлива реактивных двигателей. В статье представлен метод анализа, применяемый в рамках методологии «вариабельного» управления расходом топлива реактивных двигателей, позволивший оптимальным образом производить расход топлива при выполнении программы полета космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты использования алгоритма ускоренного построения орбитальной системы координат в рамках летно-конструкторских испытаний транспортных пилотируемых и грузовых кораблей серий «Союз МС» и «Прогресс МС». Алгоритм ускоренного построения орбитальной ориентации, примененный в системе управления движением и навигации этих кораблей, основан на знании предполагаемой ориентации корабля в момент отделения от ракеты-носителя и угловой скорости его вращения в момент появления готовности измерителей угловой скорости. На основе телеметрической информации, полученной за год, прошедший с момента начала применения данного алгоритма, анализируется точность построения ориентации, и приводятся средние ошибки определения ориентации предложенным способом. Дополнительно на основе анализа полученных результатов приводятся методы повышения точности прогноза.
Бесплатно
Статья научная
От используемых в настоящее время верхних ракетных ступеней космического назначения и разгонных блоков, работающих на компонентах жидкий кислород - керосин требуется обеспечение максимальной массы полезной нагрузки космических аппаратов, выводимой как на геопереходные, так и на геостационарные орбиты. Одним из возможных путей решения данной задачи мог бы явиться переход на синтетическое углеводородное горючее или углеводородное горючее двухкомпонентного состава, которое могло бы позволить поднять пустотный удельный импульс тяги маршевого ракетного двигателя и увеличить выводимую массу космических аппаратов. В данной статье проанализированы энергетические возможности различных углеводородных горючих, в т. ч. и энергоемких, для жидкостных космических ракетных ступеней и разгонных блоков, и описаны результаты исследования формирования оптимальных двухкомпонентных составов углеводородных горючих по критерию «удельный импульс тяги двигателя». Для проведения расширенного поиска также была проведена оценка использования авиационных горючих в ракетной технике.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлено описание аналитической модели плотности верхней атмосферы Земли SBM-2022 для баллистических расчётов параметров движения космических аппаратов. Модель описывается аналитическими формулами, смоделированными главным образом на основе статистической обработки данных о торможении космических аппаратов. Проведён сравнительный анализ моделирования плотности верхней атмосферы Земли в диапазонах высот 120...1500 км по разработанной модели SBM-2022 и по часто применяемым моделям плотности атмосферы ДМА-2004, MSIS00, MSIS2.0, MET-07 при спокойной и возмущённой гелиогеофизической обстановке. Сравнение показало, что разработанная модель плотности SBM-2022 на высотах 200.800 км в осеннем периоде близка к модели ДМА-2004, а в некоторых случаях, например, в зимних условиях на высотах 250.700 км, по значению плотности занимает промежуточное положение между зарубежными моделями и отечественной моделью ДМА-2004. Модель SBM-2022, наряду с другими моделями, может быть рекомендована для практического использования при навигационнобаллистическом обеспечении полётов низкоорбитальных космических аппаратов.
Бесплатно
Антипробкотронная магнитная ловушка для заряженных пылевых частиц в космических экспериментах
Статья научная
В работе обсуждается возможность применения статических магнитных ловушек для формирования и удержания структур заряженных пылевых частиц для исследования сильно взаимодействующих кулоновских систем как альтернативы электростатическим ловушкам для пылевых структур в газоразрядной плазме. Показаны определенные преимущества удержания структур в магнитных ловушках перед электростатическими. Проведен обзор работ, выполненных в этом направлении вначале в лабораторных условиях, а затем и в условиях микрогравитации с обоснованием проведения экспериментов на борту Международной космической станции. Рассказано о подготовке нового космического эксперимента «Кулон-магнит», об отличии новой аппаратуры от ранее использовавшейся. Сформулированы основные задачи нового эксперимента, заключающиеся в исследовании динамики и структуры активных монодисперсных и полидисперсных макрочастиц в неоднородном магнитном поле в условиях микрогравитации, в т. ч. фазовых переходов и эволюции таких систем при кинетическом разогреве пылевых макрочастиц лазерным излучением.
Бесплатно
Аэрогазодинамика ракетно-космического комплекса «Морской старт»
Статья научная
Одним из ключевых моментов при создании комплекса «Морской старт» было решение вопросов аэродинамики ракеты космического назначения «Зенит-3SL», стартующей со стартовой платформы в условиях качки и ветрового воздействия, и определение силовых, тепловых и акустических воздействий на стартовую платформу от струй маршевого двигателя ракеты-носителя.
Бесплатно
Баллистика программы «Морской старт»
Статья научная
Приведены сравнительные оценки безопасности трасс пусков, описания схем полета ракеты космического назначения «Зенит-3SL» с разгонным блоком ДМ-SL, данные о пусках и фактических точностях выведения космических аппаратов на переходную к геостационарной орбиту. Большое количество успешных пусков подтвердило обоснованность проектно-баллистических решений программы «Морской старт».
Бесплатно
Баллистико-навигационное обеспечение полёта космических аппаратов «Ямал-200»
Статья научная
В статье изложен опыт РКК «Энергия» по практическому созданию системы баллистико-навигационного обеспечения (БНО) полёта геостационарных спутников связи серии «Ямал-200». Кратко представлены основные задачи БНО, особенности космических аппаратов «Ямал-200», архитектура разработанного прикладного программного обеспечения. Описываются этапы отработки БНО, способы его взаимодействия с другими сегментами центра управления полётом, приводятся результаты оперативного БНО при подготовке к запуску космических аппаратов, выведении, их установке в рабочую точку и при полёте в ней.
Бесплатно
Баллистические варианты пилотируемой экспедиции на Марс с ЯЭРДУ
Статья научная
Проведен анализ влияния баллистических схем для марсианской пилотируемой экспедиции на показатели энергобаллистической эффективности - начальную массу марсианского экспедиционного комплекса и продолжительность экспедиции. Рассмотренные схемы однокорабельной пилотируемой экспедиции на Марс с ядерной электроракетной двигательной установкой характеризуются неединственностью решений в задаче оптимизации траектории перелета Земля-Марс-Земля при ограниченной продолжительности пребывания экспедиционного комплекса у Марса. Дополнительно рассмотрена схема без ограничения длительности пребывания у Марса. Для схемы с ограниченным пребыванием у Марса продемонстрированы следующие свойства: возможность обеспечения двух дат старта в течение одного синодического периода; в случае использования прямого входа в атмосферу корабля возвращения при умеренных стартовых массах возможность сокращения продолжительности перелета вплоть до близкой к продолжительности экспедиции с большой тягой (с двигательными установками на базе жидкостных ракетных двигателей или ядерных ракетных двигателей) аналогичной схемы.
Бесплатно
