Русский
На главную Написать письмо Контакты Карта сайта

Аннотации

№ 4 (23) октябрь-декабрь 2018

Журнал "Космическая техника и технологии"
№ 4 (23), 2018

Содержание номера

АЭРОДИНАМИКА И ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Котляров Е.Ю., Луженков В.В., Тулин Д.В., Басов А.А.
Система терморегулирования негерметичного приборного отсека КА «Интергелиозонд» для исследования Солнца с близких расстояний

Рассматриваются особенности теплового режима негерметичного приборного отсека космического аппарата «Интергелиозонд», разрабатываемого НПО Лавочкина по заданию Госкорпорации «Роскосмос». Дается краткое описание космического аппарата, приводятся необходимые библиографические ссылки. В рамках программы «Интергелиозонд» создаются два одинаковых космических аппарата, которые будут производить физические исследования Солнца с близких расстояний, функционируя на гелиоцентрических внеэклиптических орбитах. Принимая во внимание условия применения космического аппарата, характеризуемые значительным изменением плотности падающего солнечного излучения, в его состав предлагается ввести сегмент на базе гидроконтура в дополнение к уже имеющейся основной системой обеспечения терморегулирования, построенной на базе тепловых труб и сотопанелей. Гидроконтур выполняет роль универсальной системы, которая обеспечивает температурный режим на этапах наземной отработки, а в период летной эксплуатации способна осуществлять теплоснабжение или дополнительное охлаждение приборного отсека. Представлен многовариантный, отличающийся уровнем сложности, процесс внедрения гидроконтура в состав системы обеспечения терморегулирования приборного отсека космического аппарата.

Ключевые слова: гидроконтур, система обеспечения теплового режима, космический аппарат, тепловые трубы, наземная отработка, универсальная система, тепловой кластер.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Марков А.В., Коношенко В.П., Беглов Р.И., Соколов В.Г., Горбенко А.В.
Основные направления и результаты работ по защите Российского сегмента МКС от метеороидов и космического мусора

Задача обеспечения безопасной эксплуатации орбитальной станции в условиях возрастающего загрязнения околоземного космоса так называемым космическим мусором стала особенно актуальной при разработке Международной космической станции (МКС). На начальном этапе строительства МКС выявилось различие в подходах основных партнеров проекта (NASA и РКК «Энергия») к обеспечению безопасности, связанной с воздействием космического мусора. В результате плодотворного взаимодействия руководителей проекта и специалистов были сформулированы общие требования безопасности по защите от метеороидов и космического мусора и найдены основные технические решения, обеспечивающие выполнение этих требований.
В настоящей статье дан обзор основных проблемных вопросов, возникших при проектировании экранной защиты модулей Российского сегмента МКС, а также методов и результатов их решения. Описаны рассмотренные варианты усиления экранной защиты служебного модуля на орбите и поэтапная реализация выбранного варианта. Приведены конструктивные схемы экранных защитных конструкций других модулей и транспортных кораблей Российского сегмента МКС, а также результаты расчетов основных показателей безопасности при воздействии метеороидов и космического мусора, достигнутые в результате реализации разработанных средств экранной защиты.

Ключевые слова: Международная космическая станция, Российский сегмент МКС, метеороид, космический мусор, экранная защитная конструкция.

 

Сальников Н.А., Бобе Л.С, Кочетков А.А., Железняков А.Г., Андрейчук П.О., Шамшина Н.А.
Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции

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 санитарно-гигиенического 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.

Ключевые слова: система жизнеобеспечения, санитарно-гигиеническая вода, регенерация воды, обратный осмос, космическая станция.

 

ПРОЧНОСТЬ И ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Синявский В.В., Смердов А.А.
Динамические характеристики стержневой конструкции крепления электрического ракетного двигателя на межорбитальном буксире

Освоение Луны является одним из перспективных направлений развития космонавтики. Также, помимо этого, важнейшей задачей является снижение стоимости транспортировки полезных грузов с низких орбит на более высокие. Межорбитальный многоразовый буксир с электрической ракетной двигательной установкой может служить эффективным решением для достижения обеих этих целей.
Конструкция межорбитального многоразового буксира представляет собой многосекционную крупногабаритную ферму. Такие конструкции имеют несколько варьируемых параметров — диаметр стержней, толщина стенки стержня, количество секций, радиус основания конструкции. При проектировании крупногабаритных космических стержневых конструкций необходимо определение проекта с максимальными динамическими характеристиками и минимальной массой. В данной работе с использованием методов оптимизации решается задача нахождения оптимального, с точки зрения минимума массы, проекта стержневой конструкции, при соблюдении требования к минимальному значению первой собственной частоты.
Также решается задача переходного динамического нагружения конструкции крепления электроракетного двигателя при запуске двигателя. Определяется зависимость максимальных эквивалентных напряжений от времени.

Ключевые слова: ферменные конструкции, многоразовый межорбитальный буксир, динамическое характеристики, оптимальное проектирование.

 

ТЕПЛОВЫЕ, ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
И ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Полоус М.А., Ярыгин В.И.
Мультифизичный программный комплекс трехмерного расчета электротеплофизических характеристик термоэмиссионных электрогенерирующих каналов ядерных энергетических установок космического назначения

На базе современного программного комплекса Comsol Multiphysics авторами разработана базовая версия программной методики для выполнения трехмерных расчетов тепловых и электрических характеристик термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК) в составе ядерных энергетических установок космического и наземного назначений, названной авторами COMSOL–ЭГК. В работе представлено описание основных функциональных возможностей разработанного комплекса COMSOL–ЭГК, оптимизированного под задачи расчета ЭГК любой конструкции. Расширение функционала математической модели ЭГК в COMSOL–ЭГК осуществляется путем добавления новых программных модулей (физических разделов) к базовой математической модели электротеплофизических процессов в ЭГК. В работе представлено описание разработанного программного модуля, позволяющего рассчитывать влияние собственного магнитного поля ЭГК на его характеристики. Для тестирования созданной математической модели собственного магнитного поля ЭГК было проведено несколько тестовых расчетов для одно- и многоэлементного ЭГК.

Ключевые слова: термоэмиссионный электрогенерирующий канал, ядерная энергетическая установка космического и наземного назначения, математическая модель ЭГК, программный комплекс COMSOL.

 

Ахмедов М.Р., Бидеев А.Г., Сазонов В.В., Хамиц И.И.
Экспериментальное исследование влияния температуры на производительность солнечных батарей с использованием телеметрии космического корабля «Прогресс МС»

Приведено исследование влияния температуры на мощность солнечных батарей, выполненное путем анализа вольтамперных характеристик фотоэлектрических преобразователей и подтвержденное экспериментально телеметрическими измерениями грузового космического корабля «Прогресс МС». На основе зависимостей электрических параметров преобразователей от температуры построены вольтамперные характеристики при различной температуре, с помощью которых выяснено, как нагрев влияет на ток, напряжение и мощность солнечных батарей. Определено, что это влияние зависит от способа согласования солнечных батарей с потребителями тока. В космических аппаратах согласование обычно обеспечивается стабилизацией напряжения на солнечных батареях или экстремальным регулированием. Результаты анализа для случая стабилизированного напряжения нашли экспериментальное подтверждение при телеметрических измерениях тока и температуры солнечных батарей космического корабля «Прогресс МС-07», выполнявшего автономный полет с ориентированными на Солнце солнечными батареями. Результаты исследования представляют интерес для разработчиков солнечных батарей и систем электроснабжения космических аппаратов.

Ключевые слова: зависимость мощности солнечных батарей от температуры, моделирование солнечных батарей, вольтамперная характеристика фотоэлектрического преобразователя.

 

НАЗЕМНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, СТАРТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А.
Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции

При изучении наземных и астрономических объектов с помощью орбитальных станций «Салют» и «Мир» выполнялось построение требуемой ориентации станции на наблюдаемые объекты. Для МКС, имеющей очень большие размеры и массу, гиродины, установленные на Американском сегменте, не обладают располагаемым кинетическим моментом, достаточным для наведения станции на исследуемые объекты. Понятно, что при такой ориентации МКС выполнять наведение жестко закрепленных приборов на исследуемые объекты невозможно. Поэтому при проведении научных экспериментов на МКС необходимо использовать подвижные платформы наведения (ПН). Использование нескольких ПН позволяет также осуществлять одновременное наблюдение разных объектов. С начала полета МКС в рамках эксперимента по исследованию Земли «Ураган» используются ручные приборы наблюдения, и экипаж наводит на исследуемые объекты фотографическую, фото- и видеоспектральную аппаратуру через иллюминаторы. Однако на планирование таких экспериментов налагаются сильные ограничения, прежде всего связанные с необходимостью учета распорядка дня экипажа и наличия у него времени, выделенного на проведение научных экспериментов. С целью расширения возможностей исследования наземных объектов предполагается отправка на борт МКС новых ПН. Двухосные ПН, на которых должна размещаться научная аппаратура, предназначены для установки внутри МКС на иллюминаторах ее служебного модуля и многоцелевого лабораторного модуля. При этом должны обеспечиваться: автоматическое наведение научной аппаратуры и съемки по заданной программе с участием оператора или без него, а также компенсация «смаза» изображения объекта за время экспозиции. Платформа наведения позволит производить съемку и спектрометрирование объектов исследования по трассе полета, в т. ч., находящихся вдали от надирного направления, в зоне подстилающей поверхности при углах визирования –30…+30° от надира (углы определяются, в первую очередь, размерами иллюминаторов). Хотя возможности наведения таких «внутренних» платформ на Российском сегменте МКС, вообще говоря, ограничены по сравнению с потенциальными возможностями «внешних» ПН, у них есть и существенные преимущества — прежде всего, дешевизна, а также удобство обслуживания и ремонтно-профилактических работ. Платформы наведения, описываемые в статье, позволят непрерывно осуществлять мониторинг задаваемых объектов на земной поверхности с помощью исследовательской аппаратуры.

Ключевые слова: наведение на объекты наблюдения, Международная космическая станция, подвижные платформы наведения, космические эксперименты.

 

КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЕ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ИХ СИСТЕМ

Гузенберг А.С., Железняков А.Г., Телегин А.А., Юргин А.В.
Исследование очистки атмосферы Российского сегмента МКС при разгерметизации оборудования с токсичным компонентом

Исследована очистка атмосферы Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) вновь разработанными российским агрегатом АФОТ-М и аммиачным фильтром ФТД-А в случае разгерметизации наружного теплообменника, соединяющего наружный и внутренний контуры системы обеспечения теплового режима на Американском сегменте (АС) МКС. Поскольку давление в наружном контуре значительно больше, чем во внутреннем, в результате попадания аммиака во внутренний контур системы обеспечения теплового режима происходит разгерметизация контура с попаданием аммиака в атмосферу АС МКС и далее — в атмосферу РС МКС.
Получены экспериментальные данные по поглощению аммиака разработанным отечественным аммиачным фильтром ФТД-А. Разработана методика расчета очистки атмосферы РС МКС от аммиака и проведена обработка экспериментальных данных, рассчитана длительность очистки атмосферы корабля «Союз» и модулей РС МКС, подтверждена эффективность очистки. Рекомендован метод параллельной работы фильтров для очистки атмосферы модулей с целью эффективного использования поглотителей.

Ключевые слова: космическая станция, МКС, Российский сегмент, Американский сегмент, аммиак, аммиачный фильтр, разгерметизация, система обеспечения теплового режима, очистка атмосферы, методика расчета, обработка экспериментальных данных, параллельная работа фильтров.

 

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Микрин Е.А., Беляев М.Ю. Боровихин П.А., Караваев Д.Ю.
Определение орбиты по выполняемым космонавтами снимкам поверхности Земли и Луны

Освоение Луны является одной из основных задач на ближайшие десятилетия для ведущих космических стран. Некоторые задачи планируемой Лунной программы могут быть отработаны в рамках проекта МКС. Одна из них, связанная с отработкой методов определения орбиты космического аппарата по снимкам поверхности планеты, рассмотрена в данной статье. Даны методические особенности решения этой задачи, и приведены примеры отработки предложенной технологии автономной навигации по съемкам Земли с борта Российского сегмента МКС. С помощью снимков, сделанных астронавтами США через иллюминатор лунного орбитального модуля, показана также перспективность применения предложенной технологии определения орбиты по снимкам поверхности Луны.

Ключевые слова: Лунная программа, определение орбиты, космические снимки, ортотрансформирование снимков.

 

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Никитин А.А.
Реализация радиационно-стойкого кодирования в рамках межкристальной связи систем, состоящих из нескольких программируемых интегральных схем

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.

Ключевые слова: сверточный код, бортовая система управления, межкристальная связь, программируемая логическая интегральная схема, разработка, испытания.

 

СКАЧАТЬ НОМЕР
№ 4 (23) октябрь — декабрь 2018