Русский
На главную Написать письмо Контакты Карта сайта

Аннотации

№4 (7) октябрь–декабрь 2014

Журнал "Космическая техника и технологии"
№4 (7), 2014

Содержание номера

БАЛЛИСТИКА, АЭРОДИНАМИКА, МЕХАНИКА ПОЛЕТА,
ПРОЧНОСТЬ, ИССЛЕДОВАНИЕ КОСМОСА

Бабаков А.В., Белошицкий А.В., Гайдаенко В.И., Дядькин А.А.
Расчет методом потоков структуры течения и аэродинамических характеристик при отделении лобового теплозащитного экрана от возвращаемого аппарата

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.

Ключевые слова:аэродинамика, возвращаемый аппарат, теплозащитный экран, численное моделирование, параллельные алгоритмы, визуализация.

 

Андреев В.Н., Боровков А.И., Войнов И.Б., Дроздов С.М., Дядькин А.А., Казаков М.И., Казаков М.Н., Михайлов М.В.
Особенности аэрогазодинамики отделяемого головного блока системы аварийного спасения с работающими двигательными установками

В статье, используя расчетные и экспериментальные данные, анализируются особенности обтекания отделяемого головного блока (ОГБ) с работающими двигательными установками системы аварийного спасения пилотируемого транспортного корабля. Показано значительное влияние струй работающих двигательных установок на аэродинамические характеристики. Выявлены характерные режимы обтекания. Продемонстрирована возможность использования существующих программных комплексов для компьютерного моделирования обтекания ОГБ, в том числе с работающими двигательными установками, и прогнозирования аэродинамических характеристик на различных режимах полета. В статье приведены данные по сравнению результатов расчетных и экспериментальных исследований аэродинамических характеристик ОГБ с неработающими двигательными установками, демонстрирующие обоснованность выбора программных комплексов AeroShape-3D и ANSYS CFX для решения рассматриваемой задачи. Представлены диаграммы распределения коэффициента давления на поверхности корпуса и распределения плотности и скоростей течения около ОГБ с работающими и неработающими двигательными установками на различных режимах течения. Показано сравнение струйных составляющих аэродинамических коэффициентов ОГБ, полученных расчетом, с экспериментальными данными в полетном диапазоне изменения чисел Маха от 0,6 до 6,0.

Ключевые слова: двигательная установка, отделяемый головной блок, система аварийного спасения.

 

СОЗДАНИЕ, ЦЕЛЕВОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПИЛОТИРУЕМЫХ АППАРАТОВ И КОМПЛЕКСОВ

Антонова Н.П., Брюханов Н.А., Четкин С.В.
Средства посадки пилотируемого транспортного корабля нового поколения

В статье приводится обзор средств приземления космических кораблей, рассматриваются виды посадки, критерии выбора способов приземления, средства обеспечения безопасности экипажа при посадке, назначение и состав комплексов средств приземления и требования к ним. Рассматриваются достоинства и недостатки средств приземления бывших в эксплуатации, эксплуатируемых и разрабатываемых космических кораблей РКК «Энергия», а также космических кораблей, разработанных за рубежом. Приводятся варианты состава комплекса средств приземления пилотируемого транспортного корабля нового поколения для реализации реактивной и парашютно-реактивной схем посадки, которые прорабатывались РКК «Энергия» на этапах эскизного и технического проектирования, приводятся их достоинства и недостатки, критерии выбора. Анализируется перераспределение функций между составными частями разработанного комплекса средств приземления, назначение и основные характеристики входящих в него составных частей, таких как парашютная система, посадочная твердотопливная двигательная установка, посадочное устройство и амортизационные кресла космонавтов. Приводится сравнительный анализ средств приземления проектируемых и эксплуатируемых космических кораблей РКК «Энергия» по массовому критерию.

Ключевые слова: средства приземления, реактивная схема посадки, парашютно-реактивная схема посадки, парашютная система, посадочная твердотопливная двигательная установка, посадочное устройство, амортизационные кресла космонавтов.

 

СОЗДАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОСМИЧЕСКИХ АВТОМАТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ, КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Безмозгий И.М., Казакова О.И., Софинский А.Н., Чернягин А.Г.
Отработка вибропрочности автоматического космического аппарата дистанционного зондирования Земли

На примере разработанного РКК «Энергия» автоматического космического аппарата дистанционного зондирования Земли показан полный цикл решения инженерных задач обеспечения вибропрочности конструкции изделия. Освещены все стадии расчетных и экспериментальных работ, роль при их выполнении динамической конечно-элементной модели. Приведены фактически полученные результаты, описаны ошибки в расчетах и конструировании, явившиеся причиной разрушений при испытаниях, описаны ремонтные варианты доработок конструкции в зонах разрушений.

Ключевые слова: космический аппарат, конструкция, вибропрочность, конечно-элементная модель, расчеты, экспериментальная отработка.

 

СРЕДСТВА ВЫВЕДЕНИЯ, КОСМИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ, ДВИГАТЕЛИ, ДВИГАТЕЛЬНЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Яблочко М.А.
Адаптивные алгоритмы аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей

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.

Ключевые слова: жидкостный ракетный двигатель, аварийная защита, диагностирование, статистика, алгоритм.

 

БОРТОВЫЕ И НАЗЕМНЫЕ КОМПЛЕКСЫ УПРАВЛЕНИЯ И СИСТЕМЫ

Савчук Д.В., Старовойтов Е.И.
Характеристики бортовых лазерных локационных систем и уголковых отражателей для увеличения дальности измерений до 2000 км при сближении космических аппаратов

В работе определены характеристики бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС) и уголковых отражателей, обеспечивающие дальность измерений от 1000 до 2000 км при сближении космических аппаратов вне околоземной орбиты. Выполнено сравнение характеристик бортовых ЛЛС, радиотехнических систем для сближения и стыковки, а также терминалов лазерной связи космических аппаратов. Исследовано влияние дифракционных характеристик уголковых отражателей и аберрации скорости на измерения ЛЛС. Представлены математические выражения, основанные на приближениях геометрической оптики, использованные для выполненных в работе расчетов. Обоснован выбор параметров ЛЛС, необходимых для измерений рассматриваемых дальностей. Выполнено математическое моделирование дальностей измерений ЛЛС с использованием различных видов уголковых отражателей. Определена угловая расходимость зондирующих пучков ЛЛС, обеспечивающая требуемые дальности измерений. Проведено математическое моделирование работы ЛЛС с использованием программы «МИТРА». Рассмотрена проблема энергопотребления лазерных источников для бортовых ЛЛС.

Ключевые слова: лазерная локационная система, уголковый отражатель, дальность, космический аппарат, математическое моделирование.

 

МАТЕРИАЛЫ, ПРОИЗВОДСТВО И ТЕХНОЛОГИИ ИЗДЕЛИЙ РКТ

Махин И.Д., Носачев С.Н., Усов П.А.
Особенности применения технологии автоматической импульсной лазерной сварки при изготовлении герметичных корпусов приборов с радиусными углами из слоистых композиционных материалов

Для новых изделий ракетно-космической техники в последнее время необходимо изготовление герметичных электронных приборов значительных габаритов и нестандартной геометрической формы (с углами радиусной формы). Технология герметизации таких корпусов посредством импульсной лазерной сварки имеет ряд сложностей и особенностей. В данной статье рассмотрены требования, предъявляемые к приборам в ракетно-космической технике, проблемы, возникающие в ходе решения технологических задач герметизации корпусов электронных приборов, варианты решения данной технологической задачи. Рассмотрены варианты возможного использования конструкционных материалов для корпусов электронных приборов в космической промышленности, в том числе слоистых композиционных материалов. Рассмотрены особенности существующей и предлагаемой технологии герметизации приборов, приведены преимущества и недостатки возможных вариантов реализации технологий лазерной герметизации. Обоснован выбор наиболее технологичного способа герметизации приборов нестандартной геометрии — при помощи реализации механизма орбитального вращения лазерного луча.

Ключевые слова: герметизация корпусов электронных приборов, лазерная сварка, слоистые композиционные материалы, система орбитального вращения лазерного луча.

 

Бронз А.В., Ефремов В.И., Плотников А.Д., Чернявский А.Г.
Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия»

Оптимизирован химический состав алюминиевого сплава 1570С применительно к созданию изделий ракетно-космической техники многоразового использования. Освоено промышленное производство сплава 1570С. Проведены всесторонние исследования и выпущены опытные технические условия на полуфабрикаты из сплава 1570С. Разработаны технологические рекомендации по изготовлению сварных крупногабаритных конструкций из сплава 1570С. Отработана технология изготовления элементов конструкции пилотируемого транспортного корабля нового поколения. Показано, что сварка трением с перемешиванием — эффективный и перспективный способ сварки для изготовления космических аппаратов.

Ключевые слова:алюминиевый сплав 1570С, сварка трением с перемешиванием, пилотируемый транспортный корабль нового поколения.

 

Махин И.Д., Николаев В.В., Петровичев П.С.
Исследование свариваемости сплавов В-1469 и 01570С с использованием электронно-лучевой сварки применительно к конструкции перспективного пилотируемого корабля

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 электронно-лучевой 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.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы, электронно-лучевая сварка, контроль сварных соединений, механические свойства при испытаниях на растяжение, изгиб, ударный изгиб, структура, излом, лист, плита, раскатное кольцо.

 

БИЗНЕС, ЭКОНОМИКА И МЕНЕДЖМЕНТ КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ И КАДРАМИ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, МЕЖДУНАРОДНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Бескровная И.А., Евдокимов Р.А., Кинаш П.М., Ковалев И.И., Тугаенко В.Ю.
Сравнительная оценка технико-экономической эффективности использования солнечных и ядерных энергетических установок в составе лунной базы

Выполнена технико-экономическая оценка эффективности использования ядерных энергетических установок в составе лунной базы для различных вариантов ее размещения на лунной поверхности, численности экипажа и степени использования лунных ресурсов. Представлено сравнение лунной атомной электростанции и солнечных энергетических установок в составе лунной базы по критерию минимума удельной стоимости производства энергии. Даны рекомендации относительно выбора типа энергоустановки для различных вариантов конфигурации лунной базы.

Ключевые слова: лунная база, ядерная энергетическая установка, лунные ресурсы, удельная стоимость производства энергии.

 

Косенко А.Б., Синявский В.В.
Влияние ресурса ядерно-энергетической установки многоразового межорбитального электроракетного буксира на удельную стоимость транспортировки единицы массы полезного груза

Применительно к ранним стадиям проектирования разработан алгоритм оценки влияния увеличения ресурса ядерно-энергетической установки c обоснованного в 5 лет до прогнозируемого в 10 лет на экономическую эффективность многоразового межорбитального буксира на основе ядерно-энергетической ракетной двигательной установки при обеспечении большого грузопотока с Земли на орбиту Луны. Работы по увеличению ресурса ядерной энергетической установки повлекут за собой рост стоимости изготовления энергоустановки, а также увеличение затрат на разработку ядерной энергоустановки и многоразового межорбитального буксира в целом. В модели затраты на НИОКР оцениваются в 10–20-кратном размере стоимости изготовления энергоустановки и приводятся единым значением, объединяющим НИОКР как по ядерной энергоустановке, так и по многоразовому межорбитальному буксиру в целом. В модели учитывается фактор нелинейного увеличения затрат на исследования в зависимости от достигаемого ресурса ядерной энергетической установки. Затраты на изготовление ядерной энергоустановки при увеличении ресурса вырастут незначительно. Установлено, что увеличение ресурса ядерной энергоустановки, а следовательно, и многоразового межорбитального буксира, с 5 до 10 лет приводит не к ожидаемому снижению, а к некоторому увеличению удельной стоимости транспортировки полезного груза на 4–7% в зависимости от оценки затрат на НИОКР (в размере 10 или 20-кратной стоимости изготовления ядерной энергоустановки) и темпов их увеличения с увеличением ресурса (на 5–10% за каждый дополнительный год).

Ключевые слова:Луна, многоразовый межорбитальный буксир, ресурс, удельная стоимость, экономическая эффективность, электроракетная двигательная установка, ядерная энергетическая установка.

 

СКАЧАТЬ НОМЕР
№ 4 (7) октябрь — декабрь 2014