Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Статья научная
Рассмотрен подход к решению задачи планирования наблюдений астрономических объектов заданного каталога с космического аппарата с учетом наложения ограничений на интервалы времени выполнения наблюдений. Представлена формализация задачи в виде задачи выбора маршрута, которая включает формулировки в виде задачи коммивояжера и частично-целочисленной задачи линейного программирования, решаемых методами целочисленного программирования. Приведены примеры построения оптимальных программ наблюдений астрономических объектов с орбитального космического аппарата, иллюстрирующие возможность практического использования предложенных методов планирования наблюдений, в т. ч. для реализации наблюдений с орбитального космического аппарата на интервалах полета с изменяющейся светотеневой обстановкой на орбите. Показана эффективность применения предложенного подхода как для построения оптимальных программ наблюдения, так и для анализа условий и определения возможных параметров наблюдений.
Бесплатно
Статья научная
В конструкции спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля «Союз ТМА» применяются композиционные материалы на основе стеклянных волокон и фенольно-формальдегидного связующего. Связующее содержит в своем составе большое количество химически активных, в т. ч. и легковоспламеняющихся, компонентов. Формование и отверждение таких материалов производится вакуумно-автоклавным методом при повышенных температуре и давлении рабочей среды. Когда в качестве рабочей среды применяется воздух, существует возможность протекания реакций с участием кислорода, которые негативно сказываются на физико-механических свойствах материала и создают угрозы неуправляемых реакций окисления вплоть до термоокислительной деструкции материала. Разработанная технология формования в нейтральной среде исключает возможность окисления материала, разрушения и разгерметизации вакуумных резиновых чехлов, применяемых при формовании, повышает безопасность и стабильность производственного процесса, качество и надежность изделий. Особое внимание уделено созданию условий для обеспечения минимальных градиентов температур на изделиях при нагреве, термостатировании и охлаждении, а также обеспечению равномерного распределения связующего в материале в процессе формования. Результатом работы стало повышение уровня физико-механических характеристик теплозащитных материалов, точности геометрических параметров изделий и снижение их массы. Важнейшим фактором, обеспечившим достижение указанных результатов, является создание новой технологии производства теплозащитных покрытий в нейтральной среде и высокоавтоматизированного автоклавного комплекса, который также обеспечивает технологическую основу для производства новых перспективных изделий из композиционных материалов.
Бесплатно
Подготовка космического эксперимента "Кулон-плазма"
Статья научная
Исследования пылевой плазмы активно проводятся уже около четверти века во многих лабораториях на Земле, а также в условиях микрогравитации на борту Международной космической станции. В настоящее время идет подготовка к новому эксперименту. В работе описаны цели и задачи эксперимента, его особенности и отличие от предыдущих экспериментов, объясняется необходимость его проведения в условиях микрогравитации. Задачей эксперимента является изучение эволюции открытых диссипативных систем сильно взаимодействующих макрочастиц в газоразрядной плазме, получение данных о фазовых переходах и динамике активных броуновских частиц, динамике дефектов и дислокаций в структурах плазменно-пылевых систем.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены основные положения методики подтверждения количественных требований к надежности разгонных блоков типа ДМ по результатам летных испытаний с учетом итогов эксплуатации прототипов. Методика построена на основе объединения статистических данных в форме биномиальной статистики по результатам летных испытаний вновь разработанной модификации разгонного блока и результатов эксплуатации прототипов. В математической модели, используемой для объединения статистических данных, за основу принят достигаемый уровень значимости критерия проверки гипотезы о принадлежности биномиальных выборок к одной генеральной совокупности. Рассмотрено применение усеченного последовательного плана испытаний для статистического контроля качества продукции с целью принятия решения о завершении летных испытаний разгонного блока с учетом результатов эксплуатации прототипов. Применение этого плана позволяет сократить количество запусков в рамках летных испытаний для подтверждения заданного требования к вероятности безотказной работы разгонного блока в полете.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается динамика раскрытия солнечных батарей - одной из ключевых динамических операций функционирования космических аппаратов. Обоснована необходимость анализа динамики раскрытия батарей уже на ранних стадиях проектирования. Приведены актуальные кинематические схемы раскрытия, указаны структурные элементы системы раскрытия. Рассмотрены подходы к математическому моделированию процесса раскрытия солнечных батарей, основанные на методах аналитической механики с учетом особенностей моделируемой системы: конструкции солнечной батареи и свойств отдельных ее элементов, кинематической схемы ее раскрытия, средств инициации разворота панелей и т. д. В статье предлагается методический подход к моделированию раскрытия крупногабаритных солнечных батарей космического аппарата с универсальным формированием расчетной модели, удобный для разработки эффективных численных алгоритмов и высокоскоростных программных реализаций. Этот подход основан на представлении конструкции космического аппарата и солнечных батарей как пространственной структурно-сложной системы тел, совершающих относительное движение под действием специфических силовых факторов. Для каждого тела записываются уравнения движения на основании общих теорем динамики. Действие других элементов батареи на выделенное тело учитывается в виде сил и моментов реакции связи. Для их определения составляются специальные уравнения, вид и структура которых обусловлены конструкцией узлов соединения отдельных элементов батареи. Предложенный подход обладает широкими адаптационными возможностями, позволяющими описывать различные конструкции и схемы раскрытия. Он позволяет определять основные интегральные параметры процесса раскрытия солнечных батарей.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены предпосылки создания и основные характеристики портативного переносного наземного комплекса приема телеметрической информации, предназначенного для приема и передачи в Центр управления полетами (ЦУП) в реальном масштабе времени данных по спуску космических аппаратов «Союз ТМА» с орбиты искусственного спутника Земли (ОИСЗ), включая процесс разделения отсеков корабля при движении по траектории, проходящей вне зон связи со станциями слежения на территории Российской Федерации. Портативный наземный комплекс разработан на современной системно-технической базе с управляемым программно-математическим обеспечением, прост в эксплуатации. При этом впервые в качестве основного канала передачи полного потока телеметрической информации в ЦУП использовалась сеть Интернет. В период 2011.2015 гг. портативный наземный комплекс надежно обеспечил прием телеметрии на всех спусках кораблей «Союз ТМА» с ОИСЗ в режиме передачи информации в ЦУП в реальном масштабе времени.
Бесплатно
Постреляционная система управления базой данных на основе словарной технологии
Статья научная
Предстоящий этап преобразований по расширению границ применения информационных технологий в деятельности предприятий ракетно-космической отрасли подразумевает значительный рост потоков обрабатываемой информации. Для надёжного и безопасного хранения, передачи, классификации и последующего анализа информации различного вида необходимо располагать технологиями, способными поддержать не только внутреннюю деятельность предприятия, но и предоставить возможность прогнозирования стоимости и сроков выполнения опытно-конструкторских работ, основываясь на высоких требованиях к изделиям ракетно-космической техники и текущих производственных условиях. Болъшие объёмы данных, а также их структурное разнообразие существенно влияют как на сложность проектирования реляционных баз данных, так и на скорость выполнения запросов. Отказ от однозначности полей в реляционной базе данных (отказ от требований первой нормальной формы) приводит к постреляционной модели данных. В постреляционной модели данных существенно сокращается количество таблиц (за счёт их вложения) при сохранении простоты структуры и возможности объектного подхода. При построении системы управления постреляционной базой данных возникает множество технических проблем, связанных с хранением и доступом к данным. Авторы предлагают их решение путём построения системы управления постреляционной базы данных на основе словарной технологии. Разработанная авторами словарная технология обладает функциональной полнотой и высокой скоростью работы с информацией, представленной в лексикографическом виде. Блочное построение базы данных позволяет представить данные в виде многомерных кубов, что присуще многомерным базам данных. Хранение данных организовано в виде словарей, количество которых определяется количеством блоков, количеством атрибутов и способом представления таблиц с учётом возможности ведения вложенных таблиц. Управление большим количеством словарей реализовано в виде словарного диспетчера. Диспетчер на основе словаря организует доступ ко всем составляющим словарей базы данных. Построение словаря специальной структуры решает задачу пополнения базы данных без существенной перестройки словаря хранения данных, при этом нет необходимости использования процедур индексации. Структура данных описана в словаре-справочнике, что позволяет оперативно изменять структуру базы данных без необходимости коррекции хранения данных. Для выполнения запросов разработан словарный язык запросов, позволяющий задавать множество условий для отбора информации. Данный подход представляется перспективным в плане создания промышленных систем управления базами данных.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается применение наземного комплекса управления перспективными пилотируемыми космическими аппаратами (НКУ ПКА), включая Российскую орбитальную станцию и пилотируемый транспортный корабль, при выведении и функционировании их на околоземных и окололунных орбитах. Для непосредственного и ретрансляционного контроля ПКА и управления их полётом предлагается использовать универсальную наземную станцию командно-измерительной системы (УНС КИС) с программно определяемой структурой сигнала. С помощью имитационного моделирования оптимизирована схема размещения УНС КИС при запуске ПКА с космодрома Восточный на разные орбиты. В статье также сформулированы научнотехнические проблемы создания НКУ ПКА.
Бесплатно
Построение оптической лунной навигационной системы на базе космических аппаратов АО "НПО Лавочкина"
Статья научная
Рассматривается задача создания оптической системы глобального позиционирования на Луне метровой точности, предназначенной для обслуживания ограниченного числа абонентов. Показано, что оптимальным решением задачи будет непрерывный контроль положений световых лазерных маяков на поверхности Луны с борта искусственного спутника Луны, оснащенного бортовой телекамерой, а также - с борта космического аппарата, помещенного в точки Лагранжа (L1 и L2) системы Земля - Луна. Показана возможность реализации глобальной оптической лунной навигационной связной системы на базе космических систем создаваемых в АО «НПО Лавочкина» космических проектов: обсерватории «Спектр-УФ», лунных аппаратов «Луна-25» и «Луна-26». Использование данных космических систем позволит перевести создание навигационной связной системы, как части будущей инженерной инфраструктуры освоения Луны, в реальную плоскость.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается новый подход к анализу состояния теплозащитного покрытия спускаемого аппарата пилотируемого корабля «Союз». Разработана математическая модель, позволяющая на основании набора цифровых фотографий наружной поверхности спускаемого аппарата строить ее развертку. В основу модели заложен принцип перспективных преобразований трехмерного объекта при построении его проекции на видовую плоскость. Приведены условия и допущения при математической обработке фотографий. Описана методика фотографирования и построения развертки. Приведены примеры последующей обработки развертки для получения дополнительной информации по состоянию теплозащитного покрытия и полученные результаты. Показано, что использование указанной методики существенно улучшает точность построения схемы состояния теплозащитного покрытия и в значительной степени облегчает сравнительный анализ состояния теплозащитного покрытия разных аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Создание микроконтроллерной системы управления двигателем-маховиком для высокодинамичных космических аппаратов на российской элементно-компонентной базе позволило сформулировать постановку задачи по поиску функции управления в режиме заданной скорости вращения ротора двигателя-маховика. В данной статье изложен один из возможных вариантов математического исследования поставленной задачи, а именно - применение структурного анализа, базирующегося на теории графов. В рамках решения поставленной задачи был построен граф отработки новой требуемой скорости, а для рассмотрения варианта стохастического случая построены характеризующие его матрицы инцидентности и смежности. Поставленная задача была решена с помощью степенной матрицы, преобразующей множество смежных матриц графа допустимых маршрутов решения, найдена функция управления в реальном масштабе времени. По итогам проделанной работы осуществлены натурные испытания созданной функции управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика, построена математическая модель функции управления в реальном масштабе времени, и сделаны выводы о возможности внедрения результатов данного исследования.
Бесплатно
Статья научная
Достоверность нагрузок, действующих на элементы конструкции космических аппаратов, во многом зависит от точности их расчетных конечно-элементных моделей. Рассматривается процесс верификации математических моделей изделий ракетно-космической техники, который включает в себя следующие этапы: разработка моделей, подготовка и проведение модальных испытаний, корреляционный анализ и корректировка моделей.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются практические результаты внедрения интерактивной мультиагентной системы построения программы полета, грузопотока и расчета ресурсов Российского сегмента Международной космической станции (МАС «Программа полета и грузопоток»). Описываются основные этапы создания проекта от технического задания до промышленной эксплуатации системы. Дается краткое описание программных модулей системы, каждый из которых обеспечивает формирование и контроль реализации планов по одной из областей обслуживания станции. Описываются результаты внедрения системы: новые функциональные возможности, повышение гибкости и оперативности в принятии решений, увеличение эффективности использования ресурсов Международной космической станции, интеграция с уже существующими информационными системами РКК «Энергия». Дается оценка эффективности применения разработанной системы, и намечаются перспективы ее развития.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрено практическое применение автоматизированных систем управления для изготовления изделий вспомогательного производства в машиностроении. В ходе работ был выполнен анализ применяемых на машиностроительных предприятиях отечественных и иностранных систем. Определены текущие проблемы, а также выявлены предпосылки для внедрения автоматизированных систем управления жизненным циклом при изготовлении средств технологического оснащения на предприятиях аэрокосмической отрасли. Представлены пути создания единой системы управления жизненным циклом изделий вспомогательного производства на промышленном предприятии с применением отечественных разработок.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается использование лазерного высотомера в качестве резервного измерителя при ручном управлении сближением космических аппаратов (КА) на окололунной орбите. Представлены технические характеристики лазерных и радиолокационных приборов, используемых для измерений при управляемом спуске на поверхность планеты и при сближении КА. Выполнен анализ требований к лазерным высотомерам, предъявляемых к измерительным средствам, используемым при сближении КА. Проведены энергетические расчеты дальности измерений, выполненные с учетом характеристик пассивного КА и требований лазерной безопасности. Рассмотрены методы защиты фотоприемного устройства от перегрузки отраженным сигналом. Определена зависимость ослабления оптического аттенюатора от дальности измерений, обеспечивающего защиту фотоприемного устройства при наличии близкорасположенных диффузно отражающего пассивного КА и уголкового отражателя. Полученные результаты показывают принципиальную возможность применения лазерного высотомера для ручного управления сближением КА на окололунной орбите.
Бесплатно
Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции
Статья научная
В состав комплекса систем жизнеобеспечения космической станции предполагается введение средств санитарно-гигиенического обеспечения (ССГО) водными процедурами и системы регенерации санитарно-гигиенической воды (СРВ-СГ). Российская концепция подразумевает организацию отдельного контура санитарногигиенического водообеспечения. С целью повышения комфорта пребывания экипажа на космической станции предполагается введение на борт следующих ССГО: устройства для мытья рук и лица (умывальника), оборудования для мытья тела, сауны, стиральной машины. Предполагается, что данное оборудование будет работать совместно с системой регенерации воды СРВ-СГ. При проведении водных процедур экипаж будет использовать аналогичные общепринятым жидкие моющие средства, минимально загрязняющие атмосферу. В материалах статьи экспериментально подтверждена эффективность метода обратного осмоса применительно к очистке санитарно-гигиенической воды. Прототип системы СРВ-СГ обеспечил требуемое качество очищенной воды, позволил оценить показатели очистки и ресурсные характеристики разрабатываемой системы. Исходя из характеристик макетных образцов и штатного оборудования, проведена оценка затрат массы при введении на борт МКС различного набора ССГО совместно с системой СРВ-СГ.
Бесплатно
Статья научная
Представлена краткая эволюция технологий получения белого свечения светодиодов для использования их в осветительных приборах. Обозначена проблема получения белого, «дневного» света. Представлены полупроводниковый прибор - светодиод - как элемент освещения, его описание и оснащаемые им светильники в космических тренажёрах соответствующих пилотируемых космических аппаратов. Проведён анализ светильников в системе внутреннего освещения космических тренажёров модулей Российского сегмента Между -народной космической станции. Отмечены положительные и отрицательные стороны применявшихся ранее люминесцентных и используемых в настоящее время светодиодных источников излучения. В качестве примера рассмотрен светильник светодиодный ССД305 общего освещения космического тренажёра малого исследовательского модуля «Поиск». Выделены особенности разработки системы внутреннего освещения для пилотируемых космических аппаратов. Представлены светильник светодиодный варьируемый ССД311 и перспективная система управления светильниками с программно изменяемыми яркостью и спектром для моделирования естественного освещения с целью изучения её положительного воздействия на человека и дальнейшего применения в различного рода замкнутых пространствах и ограниченных объёмах.
Бесплатно
Применение фильтра Калмана к задачам управления причаливанием космических аппаратов
Статья научная
Рассмотрена возможность применения адаптивного наблюдателя с использованием калмановской фильтрации для управления причаливанием крупногабаритного космического аппарата с упругими элементами конструкции к орбитальной станции. Формирование оценок вектора состояния причаливающего космического аппарата базируется на применении модальной декомпозиции его динамического поведения. Указанные оценки минимизируют влияние возрастающей интенсивности нестационарных шумов в сигналах датчиковой аппаратуры, обусловленных переотражением радиосигналов от элементов конструкции орбитальной станции, нарастающими параллаксационными искажениями в процессе сближения и упругими колебаниями конструкции причаливающего аппарата. Изложен алгоритм управления движением космического аппарата в режиме причаливания и стыковки. Приведен сравнительный анализ результатов математического моделирования динамики объекта управления в режиме причаливания как с применением калмановской фильтрации, так и без нее.
Бесплатно
