Статьи журнала - Космическая техника и технологии
Все статьи: 435
Статья научная
В статье изложены результаты экспериментальных и численных исследований парного запуска импульсной электронагревной двигательной установки маневрирующего наноспутника с эластичной вытеснительной системой подачи топлива. В качестве рабочего тела использована смесь дистиллированной воды и этилового спирта (40% по массе). Для повышения надёжности силовых ключей, подающих электропитание на автономный нагревательный элемент микродвигателя, исследован парный запуск с предварительным нагревом микродвигателя с подачей напряжения и вторым запуском - без подачи. Для получения верхних (повышенных) значений времени нагрева топлива по сравнению с нагревом в вакууме и минимальных значений времени парного запуска с учётом падения температуры на 70-100 °С для микродвигателя массой ~20 г и потребляемой мощностью 12-15 Вт разработана экспериментальная двигательная установка и проведены экспериментальные исследования в нормальных условиях (в атмосфере). Также проведены теоретические исследования парного запуска двигательной установки для маневрирующих наноспутников массой 8 кг с реализацией запасов характеристической скорости Ухяр = 30 м/с. Основные проектные параметры исследованы для парного запуска при поправочных коэффициентах по временным параметрам и давлению на входе в критическое сечение сопла kf = 1; kf function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Статья научная
В настоящей статье рассмотрен метод алмазного фрезерования высокопрочной керамики на основе карбида кремния (SiC) с наложени ем ультразвуковых колебаний на алмазный инструмент. Сложность процесса механической обработки высокопрочной керамики, применяемой для изготовления деталей авиационной и космической техники, обуславливается её свойствами, такими как высокая твёрдость и хрупкость. В связи с этим в настоящее время не существует отработанной технологии её обработки. Для проведения экспериментов по алмазной обработке необходимой задачей являлось проектирование и изготовление ультразвукового шпинделя (излучателя), позволяющего накладывать на алмазный инструмент ультразвуковые колебания. В процессе проведения предварительных экспериментов было определено влияние режимов резания и ультразвуковых колебаний, накладываемых на алмазный инструмент, на эффективность процесса обработки, оценка которого осуществлялась по следующим параметрам: шероховатость и точность поверхности, производительность процесса обработки.
Бесплатно
Статья научная
На основании технических требований к материалам выбраны высокотемпературные клеи различных производителей (разработчиков) для исследований прочности клеевых соединений при сдвиге. Рассматривались высокотемпературные клеи: эпоксидные К-300-61 и ВК-58, пленочный клей горячего отверждения ВК-36, вспенивающийся клей ВКВ-9, конструкционный клей ЦМК-22-1, эпоксидные металлонаполненные клеи-компаунды Анатерм-201, Анатерм-203, Анатерм-204, Анатерм-216, полиуретановые клеи АДВ-11-1 и АДВ-11-2. Изложены основные этапы технологии изготовления образцов клеевых соединений на основе синтактового композитного материала, углепластика, алюминиевого сплава Д16. Приведены режимы отверждения высокотемпературных клеев. Дано описание подготовки поверхности под склеивание. Приведены результаты экспериментальных исследований. Проведен сравнительный анализ полученных результатов предела прочности клеевых соединений при сдвиге и характера разрушения образцов клеевых соединений при температурах 20, 150, 200 °C.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты экспериментального исследования радиального разгара отверстий в титановых образцах, имитирующих фрагмент оболочки емкости высокого давления, заполненной газообразным кислородом или кислородсодержащим газом. Испытания выявили возможность большого увеличения площади проходного сечения отверстия (в 140-2 250 раз по сравнению с начальным значением) в результате разгара малых сквозных отверстий при истечении через них кислородсодержащего газа с повышенным давлением и позволили определить кажущуюся скорость радиального разгара при различных концентрациях кислорода. Предложенная математическая зависимость размера отверстий в титановой оболочке после их радиального разгара от параметров процесса может представлять интерес для анализа процессов, протекающих в технических системах при некоторых нештатных и аварийных ситуациях.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены принципы работы каналов регулирования суммарного массового расхода и соотношения компонентов топлива высокоэкономичного многофункционального двигателя перспективного разгонного блока, представлена методика исследования влияния дестабилизирующих факторов на погрешность поддержания соотношения и суммарного массового расхода компонентов топлива. Аналитически доказана техническая возможность достижения погрешности поддержания соотношения и суммарного массового расхода компонентов 0,8% (при требуемом значении 1%), что позволяет существенно уменьшить гарантийный запас топлива разгонного блока.
Бесплатно
Статья научная
Данная статья посвящена комплексному исследованию свариваемости сплавов В-1469 и 01570С большой толщины при использовании электронно-лучевой сварки применительно к конструкции перспективного пилотируемого корабля, а также разработке технологии электроннолучевой сварки различных полуфабрикатов (листов, плит, раскатных колец) перспективных алюминиевых сплавов для оценки качества швов в состоянии после сварки и после дополнительных нагревов, имитирующих возможные подварки в реальной конструкции. Проведение работы осуществлялось путем выбора конструктивных размеров соединения и параметров режима, обеспечивающего полное проплавление заданной толщины при удовлетворительном формировании швов. Также проводилась сварка плоских и кольцевых образцов для оценки качества полученных соединений неразрушающими и разрушающими методами контроля и для исследования макро - и микроструктуры швов. Определены характеристики свариваемости сплавов 01570С и В-1469.
Бесплатно
Статья научная
Практика отработки изделий ракетно-космической техники последних лет показала монотонное возрастание удельной доли изделий с сильно нелинейными аэродинамическими характеристиками и тенденцию отхода от геометрических форм, которые можно свести к модельным осесимметричным задачам. Именно это определило создание и внедрение в практику экспериментальных исследований в ЦНИИмаш новых методов и технологий визуализации сложных трехмерных картин отрывных течений, возникающих в окрестности органов управления и надстроек. Самостоятельный интерес представляет исследование особенностей возникновения развитых отрывных зон, пульсаций давления, формирования вихревых образований, конденсации отдельных компонентов газовых потоков и других нестационарных процессов, которые необходимо учитывать в процессе аэродинамической отработки современных летательных аппаратов и сложных технических систем. В настоящей работе приведены результаты экспериментальных исследований структуры пространственного сверхзвукового течения потока газа перед плоскими препятствиями, расположенными на пластине. Теневым методом получена картина отрывного обтекания препятствия в плоскости симметрии течения, перпендикулярной к модели. Основной целью исследования была одновременная регистрация полей давления на поверхности пластины методом люминесцентных преобразователей давления. На основе полученных распределений давления рассчитаны аэродинамические нагрузки на поверхность модели и проведен анализ структуры потока в отрывной области перед препятствием.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты исследования составляющих гидравлических сил, действующих на золотниковые плунжеры автономных однокаскадных электрогидравлических рулевых машин с двух- и четырёхдроссельным электрогидравлическими усилителями с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами, применяемыми в космических разгонных блоках. Принятыми к исследованию в статье составляющими гидравлических сил, действующих на золотниковые плунжеры электрогидравлических усилителей рулевых машин, являются гидростатические силы и стационарные составляющие гидродинамических сил (гидродинамических сил при стационарных расходах, обтекающих золотниковые плунжеры). Исследования проводятся методами статического анализа с использованием математических моделей оптимизированных рулевых машин. В результате проведённых вычислительных экспериментов устанавливается, что причиной статической неустойчивости рулевой машины с четырёхдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами является стационарная составляющая гидродинамической силы, действующая на золотниковые плунжеры электрогидравлического усилителя, а рулевая машина с двухдроссельным электрогидравлическим усилителем демонстрирует статическую устойчивость. В результате проведённых исследований выявляется, что рулевая машина с четырёхдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами обладает свойством синергизма рабочего процесса, при этом рулевая машина с двухдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием дроссельных окон золотниковыми плунжерами таким свойством не обладает.
Бесплатно
Статья научная
Исследование структурной значимости функциональных элементов сложных многорежимных объектов
Статья научная
В ходе проектирования и создания сложных многорежимных объектов с перестраиваемой структурой, к которым, в частности, относятся бортовые системы малого космического аппарата, при выборе их структурной конфигурации неотъемлемым этапом является оценивание критичности функциональных элементов. Для выявления критичности отказов элементов и подсистем объекта с учётом структурно-функциональных особенностей в зависимости от характера и интенсивности задействования изменяющихся режимов его функционирования предложены интегральные показатели оценивания их структурной значимости. В основу вычисления структурной значимости функциональных элементов положена концепция параметрического генома структуры сложных многорежимных объектов. Приведён иллюстративный пример вычисления структурной значимости функциональных элементов системы управления движением и навигации малого космического аппарата для совместного или раздельного задействования режимов ориентации с равноценной или неравноценной интенсивностью их задействования.
Бесплатно
Статья научная
В работе кратко описаны цели и задачи планируемого космического эксперимента «Солнце-Терагерц» на борту Российского сегмента Международной космической станции. В частности, эксперимент направлен на изучение излучения Солнца в неисследованном терагерцевом диапазоне на частотах 1012…1013 Гц, получение новых данных о терагерцевом излучении Солнца, солнечных активных областях и солнечных вспышках. Представлены краткие описания тестовых стендов и методик проведения испытаний оптического тракта научной аппаратуры «Солнце-Терагерц». Также проведена оценка влияния внешних температурных условий на работу аппаратуры и стабильность получаемых результатов.
Бесплатно
Статья научная
Приводится описание угломерной системы для координатной привязки фотоизображений, получаемых космонавтами с помощью свободно перемещаемой фотокамеры. Показаны результаты отработки предложенных авторами вариантов построения таких систем, созданных на базе малогабаритного датчика компании Xsens Technologies B.V. (Нидерланды), на базе датчика Научно-Производственной Компании «Оптолинк» (г. Москва), ультразвуковой системы компании РУКЭП (г. Москва). Исследование предлагаемых вариантов системы выполняется в рамках космического эксперимента «Визир». Приводится описание устройства разработанных систем, основные технические характеристики, алгоритм вычисления координат центра фотоизображения. Описан новый режим автоматизированного наведения фотоаппаратуры на заданные объекты земной поверхности с помощью голосовых команд. Приведены примеры расчетов, сформулированы направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Статья научная
Представлены программа и результаты физических исследований в международном (пять стран) космическом эксперименте «Обстановка (1 этап)», проведённом на борту Российского сегмента Международной космической станции (МКС) в период с 27.02.2013 по 09.05.2015 г. Описаны методика эксперимента, основанного на использовании метода комбинированной волновой диагностики, научные задачи и состав плазменно-волнового комплекса, предназначенного для долгосрочных мониторинговых измерений электромагнитных параметров ионосферной плазмы и изучения плазменно-волновых процессов, связанных с проявлением в ионосфере солнечно-магнитосферно-ионосферных и ионосферно-атмосферных связей, т. е. параметров космической погоды. Исследования в приповерхностной зоне плазменно-волновых процессов взаимодействия сверхбольшого космического аппарата, каким является МКС, с ионосферой необходимы как для прикладных, так и для фундаментальных геофизических исследований. Электрические и магнитные поля и токи, регистрируемые у поверхности МКС, определяются параметрами окружающей ионосферной плазмы и характером взаимодействия материалов, находящихся на поверхности, с этой средой.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются результаты выполненного в 2010-2013 гг. космического эксперимента «Тест», направленного на изучение состояния внешней поверхности модулей Российского сегмента Международной космической станции (МКС). Цель эксперимента - определение предпосылок и возможных механизмов возникновения и развития деструктивных процессов на поверхности МКС. Космический эксперимент «Тест» включал две фазы исследований: орбитальную и наземную. Задача орбитальной - отбор проб газопылевых осадков, выпавших на поверхность станции из окружающей среды, и мелкодисперсных продуктов деградации конструкционных материалов, вызванной воздействием космических излучений, процессов коррозии, бомбардировкой частицами космического мусора и др. Впервые в исследованиях космического пространства космонавтом-оператором в процессе внекорабельной деятельности произведен отбор проб в контейнер-моноблок с пробоотборником. Такие контейнеры поддерживаются стерилизованными и гермоизолированными в течение всего эксперимента, включая доставку на Землю. Задача наземной фазы - проведение токсикологического, физико-химического, микробиологического и молекулярного анализов проб. Уникальные результаты анализа - обнаружение жизнеспособных микроорганизмов в открытом космосе на внешней поверхности МКС - определяют целесообразность продолжения и расширения исследований экологического состояния космических объектов, позволяют ставить вопрос о границе распространения биосферы Земли, а также обсуждать на основе экспериментальных предпосылок как гипотезу панспермии, так и идею рассеивания живого вещества из биосферы Земли в межпланетное пространство.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты создания итерационных методов расчёта мгновенных значений параметров течений потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей, в зазорах предохранительных и переливных клапанов, в каналах и трубопроводах рулевых машин ракетных блоков. Получение мгновенных значений параметров течений потоков жидкости в указанных элементах необходимо на каждом шаге при численном интегрировании дифференциальных уравнений математической модели рулевой машины при расчётах динамических характеристик и после каждой итерации при итерационных методах расчёта её статических характеристик. Трудность определения точных значений расходов и других параметров на каждом шаге интегрирования или на каждой итерации заключается в некоторой неопределенности, обусловленной тем, что значения расходов и безразмерных параметров течения потоков опосредованно (через число Рейнольдса) выражаются, в конечном итоге, сами через себя. Решение систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений рассматриваемых методов возможно с помощью модифицированного итерационного метода Зейделя.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки и исследования итерационных методов статического анализа двухдроссельной электрогидравлической рулевой машины, а именно - методов расчета ее статических характеристик (силовой и скоростной) с учетом параметров местных гидравлических сопротивлений, позволяющих проводить расчеты при различных значениях напряжения питания и температуры с заданной погрешностью вычислений и за минимальное время. Предлагаемые методы основаны на решении систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений математических моделей рулевой машины, описывающих ее статические режимы работы. В основу разработки методов статического анализа рулевой машины положены методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов, итерационные методы расчета параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах, результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины, а также модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Приводятся результаты апробации разработанных итерационных методов статического анализа такой рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты разработки и исследования итерационных методов статического анализа четырехдроссельной электрогидравлической рулевой машины, а именно, методов расчета ее статических характеристик (силовой и скоростной) с учетом параметров местных гидравлических сопротивлений, позволяющих проводить расчеты при различных значениях напряжения питания и температуры. Предлагаемые методы основаны на решении систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений математических моделей рулевой машины, описывающих ее статические режимы работы. В основу разработки методов статического анализа рулевой машины положены методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов, итерационные методы расчета параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах, результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины, а также модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Приводятся результаты апробации разработанных итерационных методов статического анализа такой рулевой машины.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты работы электроракетных двигательных установок на борту двух телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» в течение десяти лет. Приводится описание двигательных установок и их основных составляющих: электроракетных тяговых модулей, обеспечивающих установку космических аппаратов в рабочие точки на геостационарной орбите и удержание в точке стояния; аппаратуры питания и управления, состоящей из блока электропитания и блока автоматики тяговых модулей. Анализируются режимы эксплуатации двигательных установок, особенности работы тяговых модулей и аппаратуры питания и управления при стационарной работе, переходных процессах - при запуске (выходе на режим номинальной мощности) и кратковременных бросках тока анода, характерных для электроракетных двигателей с керамической разрядной камерой. Показана стабильная работа двигательных установок в течение более десяти лет с наработкой на тяговых модулях более 1 100 ч при -2 500 включениях. Приводятся результаты постоянного анализа тяги тяговых модулей по методологии, разработанной РКК «Энергия». Показана неизменность величины тяги за десять лет эксплуатации.
Бесплатно
К 20-летию запуска на орбиту российских телекоммуникационных спутников связи «Ямал-200»
Статья научная
ОАО «Газком» (сейчас - АО «Газпром космические системы») осуществляет космическую деятельность в области создания и эксплуатации телекоммуникационных и геоинформационных систем. Оно создало, эксплуатирует и развивает систему спутниковой связи «Ямал», в которую входит геостационарный спутник связи «Ямал-200», эксплуатация которого на орбите продолжается уже 20лет. В статье изложены основные достижения и результаты деятельности группы инициативных специалистов и разработчиков ОАО «Газком» и НПО «Энергия», стоявших у истоков разработки и создания современной отечественной телекоммуникационной системы.
Бесплатно
К вопросу идентификации проектных параметров наноспутника в процессе полёта
Статья научная
В работе рассмотрена проблема формирования области применимости процедуры идентификации вектора проектных параметров наноспутника в процессе лётно-конструкторских испытаний. Вектор проектных параметров включает в себя безразмерные коэффициенты инерции и конструктивный коэффициент аэродинамического момента. Выбор состава вектора проектных параметров обусловлен их чувствительностью к изменениям конфигурации и массы наноспутника в процессе полёта. Представлены результаты статистического моделирования, позволяющие сформировать требования к бортовым измерительным средствам типового наноспутника, времени накопления выборки измерений, а также к бортовой математической модели динамики его углового движения. Для проведения моделирования была составлена модель проектно-баллистических характеристик типового наноспутника. Процедура идентификации вектора проектных параметров строилась на обработке измерительной информации, получаемой от двух измерительных средств - магнитометра и датчика угловой скорости. Статистическое моделирование было проведено для разных этапов реализации космической миссии (этап отделения от носителя и этап штатного функционирования). Выбран наиболее адекватный закон распределения погрешностей идентификации параметров наноспутника (логнормальный закон распределения). Получены аналитические зависимости параметров закона распределения в зависимости от типа и характеристик измерительных средств и времени накопления выборки измерений для типового наноспутника формата 3U. Эти зависимости могут быть использованы как на предварительном этапе проектирования наноспутника, так и на этапе оперативного формирования полётного задания для уже созданного наноспутника.
Бесплатно
Статья научная
К вопросу о выборе проектных параметров перспективной ракеты-носителя среднего класса
Статья научная
В работе рассматривается возможность увеличения массы полезного груза, выводимого перспективной двухступенчатой ракетой-носителем на низкую околоземную орбиту, путём оптимизации проектных параметров второй ступени. Путём изменения начальной массы и тяги второй ступени (с учётом соответствующего изменения массы конструкции) определена зависимость массы полезного груза от начальной массы и тяги второй ступени ракеты-носителя, найден максимум массы выводимого полезного груза. Проведён анализ дальностей районов падения отделившейся первой ступени для заданного диапазона сочетаний массы и тяги второй ступени ракеты-носителя. Определена возможность попадания отделившейся первой ступени ракеты-носителя с оптимальным вариантом второй ступени в заданный район падения. Инструментом исследований является проведение баллистических расчётов.
Бесплатно
