Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Разработка и обеспечение прочности вторичной конструкции космического аппарата
Статья научная
Обоснована значимость и актуальность темы, описана постановка комплексной задачи и рациональный путь её поэтапного решения. Алгоритм создания вторичной конструкции космического аппарата построен на основе многолетнего опыта практической работы в области ракетно-космической техники. Итерационный характер процесса разработки обусловлен зависимостью проектных нагрузок от получаемых параметров создаваемой конструкции. Показаны принципы разработки и развития конечно-элементной модели, которая формируется параллельно с конструкцией и играет ключевую роль на всех стадиях работ. Для достижения удовлетворительной точности необходима корректировка модели по результатам определения собственных частот и коэффициентов усиления при экспериментальной отработке. Особенности моделей, сложности их построения и верификации показаны на конкретных примерах разработанных РКК «Энергия» изделий. Единые принципы построения моделей отдельных частей изделия, их совместимость, гарантии достоверности и точности позволяют использовать многоуровневую модель в качестве эффективного инструмента сопровождения эксплуатации изделия, в частности для оценки остаточного ресурса, анализа нештатных ситуаций, модернизации и разработки модификаций. Единообразие в подходе к моделированию может быть достигнуто внесением соответствующих требований в нормативную документацию.
Бесплатно
Статья научная
В процессе старта ракеты-носителя космический аппарат и его оборудование подвергаются интенсивному вибрационному и акустическому воздействию. Анализ реакции конструкции оборудования, обладающего малой массой при больших площадях составляющих его элементов (в частности, солнечных батарей в сложенном состоянии), на такое воздействие является весьма актуальным и проводится во многих аэрокосмических компаниях. Целью данной работы является разработка и экспериментальное подтверждение динамической конечноэлементной модели конструкции солнечной батареи, учитывающей влияние воздушной среды на этапе выведения на орбиту Земли в составе космического аппарата. Реализация поставленной цели осуществлена на примере одной из солнечных батарей для космических аппаратов разработки РКК «Энергия». Приводится краткое описание математической (динамической) конечноэлементной модели конструкции солнечных батарей в конфигурации участка выведения, учитывающей влияние воздушной среды. Экспериментальное подтверждение (верификация) динамической модели солнечных батарей осуществлено с использованием амплитудно-частотных характеристик, определенных при проведении вибропрочностных испытаний солнечных батарей на вибростенде...
Бесплатно
Разработка международного стандарта по системам обеспечения жизнедеятельности в космическом полете
Статья научная
Международной организацией по стандартизации принята разработанная российскими специалистами трехуровневая структура стандартов по интеграции человека с системами и оборудованием обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) в космическом полете. Были подготовлены рабочие редакции трех проектов стандартов (по одному из каждого уровня). Такой подход позволяет быстро разрабатывать и согласовывать отдельные стандарты по каждому виду обеспечения жизнедеятельности человека в космическом полете. Россия, как головной разработчик этих стандартов, получает приоритет в области стандартизации СОЖ.
Бесплатно
Разработка требований к подготовке экипажей космической станции
Статья научная
Для того, чтобы подготовить экипаж космической станции к выполнению космического полета, необходимо создать систему подготовки экипажей (СПЭ) и обеспечить ее функционирование. Эти задачи могут быть решены, если заданы цели функционирования СПЭ. В статье приведены результаты выполняемых РКК «Энергия» работ по определению целей СПЭ, разработке требований к технической подготовке экипажей космической станции. Показано, что старшей системой по отношению к СПЭ является автоматизированная система управления космическим полетом, которая определяет цель функционирования СПЭ. На основе анализа процессов управления делается вывод о том, что взаимодействие между автоматизированной системой управления космическим полетом и СПЭ должно осуществляться на этапе их проектирования и эксплуатации. Рассмотрена структура целей подготовки, форма спецификатора, задающего цель, основные источники исходных данных для разработки целей. Введено понятие уровня квалификации космонавта по выполняемой задаче. Описан процесс разработки целей, критерий качества этого процесса, способы повышения его эффективности.
Бесплатно
Разработка трехмерных моделей для учебно-тренировочных средств космического комплекса
Статья научная
В работе рассмотрена постановка и программная реализация задачи построения системы адаптации графического пакета (САГП) для чтения и обработки графических конструкторских данных, создаваемых в CAD-системе PTC Creo. Основная идея заключается в том, что в технологию создания трехмерной модели космического аппарата для учебно-тренировочных средств вводится дополнительная операция «автоматизированная адаптация графического пакета». Предложенная технология не исключает процесса ручной доработки модели, однако, включение в технологию дополнительных автоматизированных компонент позволяет значительно сократить трудоемкость процесса создания модели для учебно -тренировочных средств. Обмен моделями между PTC Creo, САГП и Autodesk 3ds Max осуществляется на уровне открытого формата Virtual Reality Modeling Language (VRML). Приводятся структура САГП, вид рабочих окон программы, способы выполнения основных функций.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье приведены результаты совместных работ Московского авиационного института и ОКБ «Факел» в части разработки физико-технических основ повышения ресурса стационарных плазменных двигателей (СПД) и показано, что положение зоны ускорения с основным падением потенциала тесно связано с областью максимальных значений индукции на срединной поверхности ускорительного канала в разряде СПД. Показано также, что, используя названную связь, можно смещать зону ускорения из конструкции двигателя, уменьшая потери ускоренных ионов и нейтрализующих их электронов на стенках, ограничивающих ускорительный канал, уменьшать соответствующие потери энергии и повышать ресурс двигателя. Разработана также базовая конструктивная схема СПД с магнитной системой, содержащей магнитные экраны, охватывающие разрядную камеру, позволяющая реализовать указанное смещение. Эта схема реализована в лётных образцах СПД второго поколения, успешно работающих в составе систем управления движением космических аппаратов.
Бесплатно
Разработка языка анализа телеметрической информации
Статья научная
В статье рассматривается разработанный в Центре управления полётами язык программирования, предназначенный для подготовки подпрограмм анализа телеметрической информации. Язык основан на современных языках программирования и содержит специальные средства для оперирования телеметрическими значениями. В статье приводится описание уникальных элементов языка, даются примеры программного кода. Для разработанного языка реализованы транслятор и интерпретатор, которые внедрены в телеметрический информационно-вычислительный комплекс Центра управления полётами и используются для телеметрического обеспечения управления полётом Российского сегмента Международной космической станции и других космических аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты многолетних разработок, экспериментальной отработки и практического применения высокочувствительных испытаний на суммарную герметичность без использования вакуумных камер гермоотсеков и пневмогидравлических систем крупногабаритных изделий космической техники - на примере российских стыковочного отсека (1995 г.) и малого исследовательского модуля МИМ-1 (2010 г.), российских систем и гермо отсеков пяти европейских автоматических транспортных кораблей ATV (2005-2014 гг.) при наземной предполетной подготовке на космодромах. Испытания проводятся по усовершенствованному методу накопления при атмосферном давлении с использованием пробного газа гелия. При атмосферных условиях в объеме накопления величиной 100 м3 за время выдержки 1 ч минимальный регистрируемый поток 100%-ного гелия может составить до 3,27-10-2лмкм рт. ст./с. Использование гелиевых течеискателей с турбомолекулярными насосами и методик, усовершенствованных по результатам испытаний, позволяет создать технологические процессы испытаний, способные в ряде случаев замещать традиционную технологию испытаний собранных космических кораблей и модулей в крупногабаритных вакуумных камерах в случае отсутствия последних на космодромах.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты выполненных в ОКБ-1 (РКК «Энергия») работ по созданию первого отечественного жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) замкнутой схемы (с дожиганием генераторного газа) для разгонного блока Л ракетного комплекса «Молния». Его разработка определила переход в ракетной технике на ЖРД замкнутой схемы, что позволило практически полностью использовать энергетические возможности разных типов ракетного топлива, повысить давление в камерах сгорания и значительно улучшить характеристики ЖРД. В двигателях открытой схемы сделать это было невозможно из-за роста потерь на привод турбонасосных агрегатов. Опыт, полученный при создании этого двигателя, дал возможность разработать в РКК «Энергия» маршево-рулевые двигатели для разгонных блоков типа Д, ДМ и орбитального корабля «Буран» с высокими энергетическими характеристиками и надежностью. Результаты этих работ используются РКК «Энергия» и в настоящее время при разработке перспективного многофункционального ЖРД, камера которого охлаждается криогенным кислородом.
Бесплатно
Ракета космического назначения «Зенит-3SL» для программы «Морской старт»
Статья научная
Представлены материалы по ракетно-космическому комплексу морского базирования, созданному на базе ракетного комплекса «Зенит» и разгонного блока типа ДМ. Рассмотрены основные проблемные вопросы, которые были решены в процессе создания и эксплуатации комплекса.
Бесплатно
Ракетно-космической корпорации "Энергия" имени С.П. Королёва 75 лет
Статья научная
В статье кратко описаны основные достижения предприятия за 75 лет - от образования ОКБ-1 во главе с С.П. Королёвым для создания боевых межконтинентальных ракет до современного состояния РКК «Энергия» как ведущей отечественной и мировой организации в области пилотируемой космонавтики. На основе разработанных межконтинентальной ракеты Р-7 и кислородно-углеводородного жидкостного ракетного двигателя замкнутой схемы были созданы ракеты космического назначения, обеспечившие запуски первого в мире спутника Земли, первого космонавта планеты, автоматических межпланетных станций к Луне, Венере, Марсу. Многопрофильность предприятия мешала С.П. Королёву сосредоточиться на пилотируемой космонавтике, и он инициировал передачу разработки и изготовления боевых ракет в КБ имени В.П. Макеева, ракет космического назначения - в ЦСКБ «Прогресс», спутников связи и другого назначения - в ИСС имени М.Ф. Решетнёва, лунных и межпланетных станций - в НПО имени С.А. Лавочкина. Под руководством В.П. Глушко в 1980-е годы были созданы и с первого раза успешно запущены сверхтяжёлая ракета-носитель «Энергия» и в беспилотном режиме - система «Энергия-Буран». Были созданы пилотируемые одномодульные орбитальные станции «Салют», много -модульная многофункциональная космическая лаборатория «Мир» и успешно функционирующие модификации транспортных пилотируемых («Союз») и грузовых («Прогресс») кораблей. В тяжёлые для страны 1990-е гг. РКК «Энергия» под руководством Ю.П. Семенова спасла отечественную космонавтику за счёт коммерческих исследований на станции «Мир». В настоящее время РКК «Энергия» совместо с АО ГКНПЦ имени М.В. Хруничева завершает этап наземных испытаний многоцелевого лабораторного модуля и ведёт изготовление модулей для перспективной околоземной пилотируемой станции.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей статье представлен обзор стационарных плазменных и электро-термокаталитических двигателей, разработанных АО «ОКБ «Факел» и предназначенных для работы в составе систем управления движением космических аппаратов. Кратко изложена история, повествующая о первых космических рубежах, покорённых электр оракетными двигателями, двигательными блоками и двигательными установками АО «ОКБ «Факел». Приведены основные параметры двигателей АО «ОКБ «Факел», применяемых в настоящее время в космическом пространстве. Представлены новые перспективные разработки АО «ОКБ «Факел», предназначенные как для повышения эффективности и расширения возможностей двигательных установок в составе космических аппаратов (в т. ч. в составе малых космических аппаратов формата Cube Sat), так и для выполнения крупномасштабных научно-технических задач ближайшего будущего, к числу которых относятся задачи по исследованию и освоению планет и небесных тел Солнечной системы.
Бесплатно
Статья научная
Очистка атмосферы гермообъемов долговременных космических станций от диоксида углерода (СО2) является одним из основных вопросов жизнеобеспечения космонавтов, поскольку каждый человек в среднем выделяет в сутки 480 л СО2 (~1 кг). Хотя СО2 является одним из газов, необходимых для дыхания человека, его уровень следует поддерживать в атмосфере гермоообъема ниже нормативов, превышение которых делает СО2 вредной для человека газовой примесью. При этом следует учесть, что в настоящее время установленные нормативы содержания СО2 в атмосфере космической станции не являются научно обоснованными. Основным параметром системы очистки, определяющим содержание СО2 в атмосфере гермообъема космической станции, является эффективный расход очищаемого воздуха через систему его очистки. Установлено, что для очистки атмосферы необходимо выполнить два требования: подвести воздух с необходимым расходом к системе очистки (это требование одинаково для всех типов систем) и обеспечить необходимую эффективность системы очистки для удаления примеси. Определена формула для расчета эффективного расхода через систему очистки атмосферы, позволяющая не только рассчитать необходимый расход через систему очистки, но и сравнить эффективность работы систем разных типов. Установлено, что наиболее эффективной системой очистки атмосферы от СО2 является сорбционная система, как обладающая наибольшей поверхностью поглощения при прочих равных условиях и, следовательно, наибольшим коэффициентом эффективности.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты численного моделирования обтекания возвращаемого аппарата сегментально-конического типа и находящегося вблизи него отделяющегося лобового теплозащитного экрана. Исследуется влияние их относительного расположения на структуру потока и действующие на них аэродинамические силы. Проводится визуализация пространственно-нестационарной вихревой структуры потока. Численное моделирование основано на консервативном конечно-разностном методе потоков. Расчеты осуществляются с использованием параллельных алгоритмов, реализованных на суперкомпьютере кластерной архитектуры. Проведенные расчеты говорят о существенном влиянии относительного положения объектов на их аэродинамические характеристики. Замечено, что аэродинамическое сопротивление лобового теплозащитного экрана увеличивается, а сопротивление возвращаемого аппарата становится отрицательным, что замедляет процесс их расхождения. При появлении поперечных смещений на лобовом теплозащитном экране и возвращаемом аппарате действуют дополнительные возмущающие аэродинамические силы и моменты, влияющие на траектории их относительного движения. Приведенные данные показывают, что лобовой теплозащитный экран статически устойчив в исследованном диапазоне изменения определяющих параметров.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время геостационарная орбита является предпочтительной для размещения спутников связи. Традиционные схемы выведения с использованием химических двигателей недостаточно эффективны и требуют задействования ракет-носителей тяжелого класса. Комбинация электроракетных и химических двигателей увеличивает массу полезной нагрузки. В свою очередь, при выведении космического аппарата с применением электроракетных двигателей возникает проблема отыскания оптимальных законов управления вектором тяги. В статье рассматривается перелет космического аппарата с электроракетной двигательной установкой малой тяги с высокоэллиптической на геостационарную орбиту. Предлагается приближенно-оптимальный закон управления вектором тяги. Приведены примеры моделирования перелета с использованием разработанного закона управления для различных вариантов исходных данных. Проведен выбор параметров промежуточных высокоэллиптических орбит с целью минимизации времени перелета на целевую орбиту, оценено влияние сопротивления остаточной атмосферы во время полета в области перигея орбиты. Учитывая малую погрешность метода и простоту реализации алгоритмов, предлагаемый метод может быть использован для проектно-баллистических расчетов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численного и экспериментального исследований турбулентного обтекания космической головной части с пилотируемым транспортным кораблем и ракетным блоком аварийного спасения на участке выведения на орбиту. Основной задачей этих исследований является определение амплитудночастотных характеристик пульсаций давления на поверхности возвращаемого аппарата. Описана двухэтапная комбинированная схема с моделированием вихревых структур рассматриваемого турбулентного течения, построенная для решения данной задачи, и представлены результаты ее верификации путем сопоставления соответствующих расчетных данных с результатами измерений пульсаций давления на модели масштаба М 1:20, параллельно проводившихся в аэродинамической трубе Т-128 ЦАГИ. Анализ результатов расчетов обтекания натурного объекта при дозвуковых, трансзвуковых и сверхзвуковых режимах полета свидетельствует о том, что на участке выведения поверхность космической головной части испытывает сильные динамические нагрузки (при числе Маха полета М = 1,5 интенсивность пульсаций давления достигает 175 дБ). Показано также, что значительный (до 7 дБ) дополнительный вклад в эти нагрузки вносится турбулентными вихревыми следами за соплами двигателей ракетного блока аварийного спасения.
Бесплатно
Статья научная
Возвращаемый аппарат разрабатываемого РКК «Энергия» пилотируемого транспортного корабля в штатном случае осуществляет мягкую посадку на земную поверхность с использованием парашютно-реактивной системы и посадочных устройств. В нештатных ситуациях возможна посадка возвращаемого аппарата на водную поверхность. В этом случае возникает необходимость определения гидродинамических воздействий на возвращаемый аппарат при касании водной поверхности и в процессе погружения в водную среду, а также исследования динамики поведения аппарата в последующие моменты времени. В данной публикации представлены результаты предварительных численных исследований гидродинамических воздействий на аппарат сегментально-конической формы при приводнении, выполненных с использованием программного комплекса FlowVision специалистами компании ТЕСИС и РКК «Энергия». Рассмотрен случай посадки на водную поверхность с неработающей твердотопливной двигательной установкой в условиях штиля и при отсутствии взаимодействия струй двигателей с водной поверхностью. Представлены данные по распределению давления по поверхности экрана агрегатного отсека в процессе погружения аппарата в водную среду и динамике поведения аппарата после приводнения. Приведены диаграммы структуры течения около возвращаемого аппарата в различные моменты времени, а также изменения по времени интегральных сил и моментов, действующих на аппарат. Данная информация необходима для детального анализа особенностей взаимодействий при приводнении.
Бесплатно
Реакторный исследовательско-испытательный комплекс
Статья научная
В статье представлен обзор истории развития и текущего состояния реакторного исследовательско-испытательного комплекса АО «ГНЦ РФ-ФЭИ», предназначенного для сборки, исследований и полномасштабных ресурсных энергетических испытаний космических ядерных энергетических установок (ЯЭУ) с термоэмиссионным реактором-преобразователем. Представлены ведущие специалисты, которые принимали участие в создании и работе данного комплекса. Обсуждаются наиболее важные технологические интерфейсы и работы по их модернизации, проводимые в последние годы. Авторы рассматривают использование безмасляной системы откачки в составе данного комплекса при обезгаживании и ресурсных испытаниях реактора-преобразователя. Предложены современные технические решения для разработки автоматизированной системы специзмерений, предназначенной для регистрации характеристик испытываемой ЯЭУ, в т. ч. вольт-амперных характеристик совместно с теплофизическими и ядерно-физическими параметрами наземного прототипа космической ЯЭУ.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен новый подход к разработке многокристальных систем на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), реализующих объемные алгоритмы управления космическими аппаратами. При этом подходе учитываются требования по стойкости к специальным факторам и специфика реализуемых алгоритмов. Описан принцип разделения единого алгоритма на функциональные узлы и принципы их взаимодействия. Предложена методика защиты межкристальных связей с помощью кодов, восстанавливающих ошибки, с учетом вероятности возникновения ошибок в кодере. Обобщены результаты тестирования математической модели метода радиационно-стойкого кодирования на базе сверточного кода, а также испытания имплементации разработанной схемы в кристаллы ПЛИС. Сделаны выводы о перспективах применения данного метода с учетом расширения номенклатуры доступных к применению ПЛИС российского производства.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен новый метод регенеративного охлаждения камеры жидкостных ракетных двигателей с использованием принципа межканального движения теплоносителя сквозь пористый металлический сетчатый материал, изготовленный методом диффузионно-вакуумной сварки металлических тканых сеток. Теоретически обоснована необходимость перехода от одномерного (продольно-канального) к двумерному (межканальному) межсеточному движению теплоносителя сквозь пористый сетчатый материал. Представлены экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению и теплообмену в пористых металлических сетчатых материалах. На основе экспериментальных данных получено обобщающее критериальное уравнение поверхностной теплоотдачи для трактов с межканальным двумерным межсеточным движением теплоносителя сквозь металлический сетчатый материал. Исследована эффективность теплообмена трактов с межканальным движением теплоносителя.
Бесплатно
