Русский
На главную Написать письмо Контакты Карта сайта

Аннотации

№1 январь-март 2016

Журнал "Космическая техника и технологии"
№1(12), 2016

Содержание номера

АЭРОДИНАМИКА И ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Антипова М.С., Дядькин А.А., Запрягаев В.И., Крылов А.Н.
Компьютерное моделирование истечения холодной сверхзвуковой струи из конического сопла с использованием программного пакета FloEFD

Для обеспечения мягкой посадки возвращаемого аппарата проектируемого РКК «Энергия» пилотируемого транспортного корабля нового поколения планируется использование парашютно-реактивной системы посадки. Посадочная твердотопливная двигательная установка срабатывает непосредственно у земли на высоте 5–10 м. Струи двигательной установки оказывают влияние на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата на этом участке движения и воздействуют на посадочную поверхность. Сопла посадочной твердотопливной двигательной установки имеют нетрадиционную форму — прямоугольное критическое сечение переменной площади со сложной формой входного участка и косой срез выходного сечения. Течение в таких соплах мало изучено и требует проведения специальных исследований. Для определения влияния струй посадочной твердотопливной двигательной установки на аэродинамические характеристики возвращаемого аппарата и их воздействия на посадочную поверхность в рамках компьютерного моделирования планируется использование программного пакета FloEFD. В соответствии с принятой РКК «Энергия» практикой компьютерного моделирования, промышленным расчетам предшествует проведение тестовых расчетов, подтверждающих целесообразность использования пакета для решения данной задачи. Для тестирования пакета FloEFD на предмет возможности его использования для исследования течения в соплах посадочной твердотопливной двигательной установки выбрана задача расчета истечения затопленной холодной сверхзвуковой струи воздуха из осесимметричного конического сопла. В статье приводятся результаты расчетов и их сравнение с данными экспериментальных исследований.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, сверхзвуковое сопло, струйное течение, эксперимент.

 

ПРОЧНОСТЬ И ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Софинский А.Н.
Система отработки вибропрочности: опыт применения и перспективы развития

В статье изложены основные принципы отечественной системы обеспечения вибропрочности изделий ракетно-космической техники. Система сложилась в общем русле развития ракетной техники во второй половине XX века. Работа в рамках системы предусматривает выполнение двух взаимосвязанных частей: расчетно-теоретической и экспериментальной. Следование принципам системы гарантирует надежность сопротивления конструкций вибрационным и другим динамическим воздействиям. Освещена ключевая роль динамического моделирования в комплексе задач отработки вибропрочности: достоверная, верифицированная на изделии-прототипе динамическая конечно-элементная модель повышает качество и надежность конструкции и позволяет сократить объем ее экспериментальной отработки. На основе опыта осуществленных РКК «Энергия» проектов сформулированы практические рекомендации по моделированию и рациональным способам решения расчетных и экспериментальных задач. С учетом зарубежного опыта указаны перспективы развития системы. Сформирован и изложен комплекс проблемных мероприятий в масштабах ракетно-космической отрасли, реализация которых необходима для реформирования системы.

Ключевые слова: конструкция, вибропрочность, моделирование, расчеты, экспериментальная отработка.

 

Земцова Е.В.
Исследование прочности при сдвиге клеевых соединений с применением термостойких клеев для крепления теплозащитного покрытия на основе синтактового композитного материала при температурах 20, 150, 200 °C

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.

Ключевые слова: высокотемпературные клеи, прочность клеевых соединений при сдвиге, синтактовый композитный материал, углепластик, алюминиевый сплав Д16.

 

ТЕПЛОВЫЕ, ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
И ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Зернов А.С., Николаев В.Д.
Опыт эксплуатации солнечных батарей служебного модуля Международной космической станции

Представлены полученные в тестах на орбите рабочие характеристики солнечных батарей служебного модуля Международной космической станции. Сравниваются раздельная и совместная работы панелей солнечных батарей, а также величины генерируемого тока при ориентации батарей «ребром» и «тылом» к Солнцу. Дана оценка увеличения генерируемого тока за счет подсветки подстилающей поверхностью Земли, описаны нештатные ситуации. Указаны колебания температуры на панелях солнечных батарей, показано изменение их эффективности за 15 лет эксплуатации на орбите. На основе результатов исследований створок солнечных батарей, возвращенных с орбитального комплекса «Мир», дан прогноз дальнейшего номинального изменения эффективности солнечных батарей служебного модуля до 2020 г.

Ключевые слова: Международная космическая станция, служебный модуль, солнечные батареи, генерируемый ток, опыт эксплуатации.

 

Захаренков Л.Э., Семёнкин А.В., Солодухин А.Е.
Экспериментальное исследование многодвигательной системы на базе нескольких одновременно работающих электроракетных двигателей с анодным слоем

Приведены результаты экспериментального исследования тягово-энергетических характеристик стендового образца многодвигательной системы на базе трех электроракетных двигателей с анодным слоем и характеристик плазменной струи, формируемой при их одновременном функционировании. Исследуются различные схемы системы электропитания для нескольких одновременно работающих электроракетных двигателей и их влияние на распространение электромагнитных колебаний по цепям многодвигательной системы. Рассмотрена возможность работы стендового образца с катодом-нейтрализатором, вынесенным за его габариты. Исследована устойчивость работы стендового образца при отклонении параметров одного из двигателей, входящих в его состав. Описываются методики измерений локальных и интегральных параметров струй двигателей с азимутальным дрейфом электронов. Приведены результаты сравнения характеристик плазменных струй многодвигательной системы и единичного двигателя, входящего в ее состав. Рассмотрено влияние условий проведения наземных испытаний электроракетных двигателей данного типа на измеряемые параметры плазменных струй.

Ключевые слова: двигатель с азимутальным дрейфом электронов, двигатель с анодным слоем, катод-нейтрализатор, плазменная струя, стендовый образец многодвигательной системы, тягово-энергетические характеристики, электроракетный двигатель, методики измерений параметров струй.

 

Пустовалов А.А., Панкин М.И., Прилепо Ю.П., Рыбкин Н.Н., Синявский В.В.
Космические радиоизотопные термоэлектрические генераторы на америции-241

В связи с дефицитностью радионуклида плутония-238, использовавшегося ранее в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РИТЭГ) в качестве источника электроэнергии космических аппаратов для исследования дальнего космоса, рассмотрена и обоснована возможность разработки РИТЭГ, в котором в качестве первичного источника энергии использован радионуклид америций-241, имеющий период полураспада 432 года. Рассмотрены общие сведения об америции-241 и состояние работ по применению америция-241 в РИТЭГ. Представлены конструкционные схемы РИТЭГ на америции-241 для электрических мощностей 1…5 и 5…50 Вт и экспериментальные образцы микромодульной низкотемпературной и двухкаскадной среднетемпературной термоэлектрической батареи. Сравнение параметров РИТЭГ на америции-241 и плутонии-238 в диапазоне электрических мощностей 1…30 Вт показало, что РИТЭГ электрической мощностью более 10 Вт как на америции-241, так и на плутонии-238 имеют близкие значения КПД, оцениваемые в ~7%. Обсуждены существующие возможности и проблемы, требующие решения, для создания РИТЭГ космического назначения на америции-241 с использованием существующих и перспективных термоэлектрических материалов.

Ключевые слова: америций-241, плутоний-238, радиоизотопный термоэлектрический генератор, конструкция РИТЭГ, термоэлектрическая батарея, космический аппарат, дальний космос.

 

КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ИХ СИСТЕМ

Зяблов В.А., Романов С.Ю., Тройников В.И., Щербаков Э.В.
Разработка, экспериментальная отработка и практическое применение высокочувствительных испытаний на суммарную герметичность гермоотсеков и пневмогидравлических систем крупногабаритных изделий космической техники без использования вакуумных камер

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 гермоотсеков 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*10–2 л*мкм 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.

Ключевые слова: испытания на герметичность, космический аппарат, модули орбитальных станций, подготовка к старту на космодроме, гелиевый масс-спектрометрический течеискатель, вакуумная камера, метод накопления при атмосферном давлении.

 

Криволапова О.Ю., Лалетина Е.А., Твердохлебова Е.М.
Методика использования бортовой служебной и научной аппаратуры при проведении космического эксперимента «Плазма-МКС» для исследования электрофизических параметров околообъектовой среды МКС

Описаны особенности околообъектовой среды Международной космической станции (МКС), связанные с протеканием токовых процессов между разноименно заряженными элементами конструкции станции. Представлены цели и задачи космического эксперимента по исследованию плазменной обстановки на внешней поверхности МКС, проведенного в рамках программы научно-прикладных исследований на Российском сегменте МКС. В ходе проведения эксперимента были определены зависимости диапазона интенсивности токовых процессов в плазменном окружении станции от ее конфигурации и положения на орбите; от работы двигателей ориентации и других газовыделяющих систем; сезонного изменения внешних космических условий. Рассмотрены различные варианты постановки сеансов измерений и методики использования в ходе их выполнения бортовой научной и служебной аппаратуры. Методики основаны на использовании имеющегося на станции оборудования без создания дополнительной научной аппаратуры, что позволяет получить новые научные результаты с минимальными финансовыми и временными затратами.

Ключевые слова: околообъектовая среда, плазменная обстановка, Международная космическая станция, космический эксперимент, научная аппаратура.

 

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Андрейко А.Н., Кравец В.Г., Кучеров М.А., Лучинский В.П.
Портативный комплекс приема телеметрической информации для передачи в Центр управления полетами данных по спуску пилотируемых транспортных кораблей

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.

Ключевые слова: портативный переносной наземный комплекс приема телеметрической информации, станции слежения, Центр управления полетами, районы посадки спускаемого аппарата транспортного корабля.

 

МАШИНЫ И АППАРАТЫ, ПРОЦЕССЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ, СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ И ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ

Глебов И.В., Железняков А.Г., Романов С.Ю., Рябкин А.М.
Перспективная система санитарно-гигиенической обработки одежды на борту пилотируемого космического модуля

Статья посвящена рассмотрению вопросов введения в комплекс систем жизнеобеспечения экипажа пилотируемого космического модуля оборудования для санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов. Предложена перспективная технология для разработки такой системы, рассмотрены варианты схем ее реализации в пилотируемом космическом модуле, определены преимущества и недостатки каждой из предложенных схем. Предлагаемая технология санитарно-гигиенической обработки средств личной гигиены и предметов одежды космонавтов на борту пилотируемого космического модуля позволит существенно уменьшить массу и объем доставляемых грузов. Кроме того, наличие в составе комплекса систем жизнеобеспечения такого оборудования увеличит степень замкнутости этого комплекса.

Ключевые слова: пилотируемый космический модуль, комплекс систем жизнеобеспечения, средства личной гигиены, степень замкнутости комплекса.

 

Озеров Д.С., Носовский А.М., Мухамедиева Л.Н., Царьков Д.С., Пахомова А.А., Гузенберг А.С., Юргин А.В.
Статистические закономерности распределения концентраций вредных веществ в воздухе пилотируемых орбитальных станций

Представлен статистический анализ концентраций вредных веществ, измеренных в воздушной среде Международной космической станции (МКС) за период 2001…2014 гг. Пробы воздуха отбирались и доставлялись на Землю в сорбентных пробозаборниках АК-1М, разработанных совместно специалистами ИМБП и РКК «Энергия». Анализ проб проводился в ИМБП методами газовой хроматографии и хромато-масс-спектрометрии. При статистическом анализе идентифицированных химических веществ установлены следующие особенности их распределения в воздухе МКС: положительная асимметрия, островершинность плотности распределения, приближение к логнормальному характеру, соответствие среднеарифметического значения распределения 70-ой перцентили. Показано, что распределение веществ в воздухе МКС правомерно для вредных веществ различных классов химических соединений и для различных периодов осреднения, что согласуется с закономерностями, установленными для химических веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферного воздуха. Соответствие среднеарифметического значения распределения 70-ой перцентили позволит использовать общегигиенические методологические подходы при ускоренном нормировании содержания вредных веществ в воздухе пилотируемых космических аппаратов.

Ключевые слова: химические вещества в воздухе МКС, логнормальный характер распределения веществ, ускоренное гигиеническое нормирование.

 

СКАЧАТЬ НОМЕР
№ 1 (12) январь — март 2016