Статьи журнала - Космическая техника и технологии

Все статьи: 202

Автоматическая посадка беспилотного многоразового орбитального корабля «Буран»

Автоматическая посадка беспилотного многоразового орбитального корабля «Буран»

Бровкин Александр Григорьевич, Кравец Вадим Георгиевич

Статья научная

В статье приведены проблемы, с которыми пришлось столкнуться при решении задач автоматической посадки многоразового орбитального корабля «Буран». Дано краткое описание состава аппаратно-программных бортовых и наземных средств, примененных для решения этой задачи. Приведены результаты полета ОК «Буран» на стадии спуска при первой в мировой практике автоматической посадке орбитального корабля на аэродром.

Бесплатно

Адаптивные алгоритмы аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей

Адаптивные алгоритмы аварийной защиты жидкостных ракетных двигателей

Яблочко Максим Александрович

Статья научная

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.

Бесплатно

Анализ возможностей, оптимизация массы и энергопотребления лазерного высотомера для управления спуском с окололунной орбиты

Анализ возможностей, оптимизация массы и энергопотребления лазерного высотомера для управления спуском с окололунной орбиты

Зубов Николай Евгеньевич, Савчук Дмитрий Владимирович, Старовойтов Евгений Игоревич

Статья научная

Выполнен системный анализ факторов, оказывающих влияние на работу лазерного высотомера для управления спуском с окололунной орбиты. Благодаря использованию метода поиска множеств Парето решена задача оптимизации энергопотребления и массы лазерного высотомера по критериям массы приемного объектива и мощности, потребляемой лазерными источниками, в качестве которых рассматривались твердотельные лазеры с диодной накачкой. В результате определены значения массы и потребляемой мощности, которые удовлетворяют требованиям для существующих моделей приборов.

Бесплатно

Анализ сложного процесса управления расходом топлива геостационарного космического аппарата «Ямал»

Анализ сложного процесса управления расходом топлива геостационарного космического аппарата «Ямал»

Ковтун Владимир Семенович

Статья научная

Девятого августа 2010 года, после успешного завершения программы полета и увода на орбиту «захоронения», был принудительно прекращен более чем 10-летний полет геостационарного космического аппарата «Ямал-100». Успешному завершению полета во многом способствовало решение задачи эффективного расхода топлива реактивных двигателей. В статье представлен метод анализа, применяемый в рамках методологии «вариабельного» управления расходом топлива реактивных двигателей, позволивший оптимальным образом производить расход топлива при выполнении программы полета космического аппарата.

Бесплатно

Анализ статистики ускоренного построения орбитальной системы координат транспортных пилотируемых и грузовых кораблей и методы повышения точности

Анализ статистики ускоренного построения орбитальной системы координат транспортных пилотируемых и грузовых кораблей и методы повышения точности

Сумароков Антон Владимирович, Борисенко Юрий Николаевич, Борисенко Николай Юрьевич, Платонов Валерий Николаевич

Статья научная

Рассматриваются результаты использования алгоритма ускоренного построения орбитальной системы координат в рамках летно-конструкторских испытаний транспортных пилотируемых и грузовых кораблей серий «Союз МС» и «Прогресс МС». Алгоритм ускоренного построения орбитальной ориентации, примененный в системе управления движением и навигации этих кораблей, основан на знании предполагаемой ориентации корабля в момент отделения от ракеты-носителя и угловой скорости его вращения в момент появления готовности измерителей угловой скорости. На основе телеметрической информации, полученной за год, прошедший с момента начала применения данного алгоритма, анализируется точность построения ориентации, и приводятся средние ошибки определения ориентации предложенным способом. Дополнительно на основе анализа полученных результатов приводятся методы повышения точности прогноза.

Бесплатно

Анализ энергетических возможностей составных углеводородных горючих для кислородных двигателей космических ракетных ступеней

Анализ энергетических возможностей составных углеводородных горючих для кислородных двигателей космических ракетных ступеней

Аверьков Игорь Сергеевич, Демская Иляна Анатольевна, Катков Руслан Эдуардович, Разносчиков Владимир Валентинович, Самсонов Дмитрий Анатольевич, Тупицын Николай Николаевич, Яновский Леонид Самойлович

Статья научная

От используемых в настоящее время верхних ракетных ступеней космического назначения и разгонных блоков, работающих на компонентах жидкий кислород - керосин требуется обеспечение максимальной массы полезной нагрузки космических аппаратов, выводимой как на геопереходные, так и на геостационарные орбиты. Одним из возможных путей решения данной задачи мог бы явиться переход на синтетическое углеводородное горючее или углеводородное горючее двухкомпонентного состава, которое могло бы позволить поднять пустотный удельный импульс тяги маршевого ракетного двигателя и увеличить выводимую массу космических аппаратов. В данной статье проанализированы энергетические возможности различных углеводородных горючих, в т. ч. и энергоемких, для жидкостных космических ракетных ступеней и разгонных блоков, и описаны результаты исследования формирования оптимальных двухкомпонентных составов углеводородных горючих по критерию «удельный импульс тяги двигателя». Для проведения расширенного поиска также была проведена оценка использования авиационных горючих в ракетной технике.

Бесплатно

Аэрогазодинамика ракетно-космического комплекса «Морской старт»

Аэрогазодинамика ракетно-космического комплекса «Морской старт»

Дядькин Анатолий Александрович

Статья научная

Одним из ключевых моментов при создании комплекса «Морской старт» было решение вопросов аэродинамики ракеты космического назначения «Зенит-3SL», стартующей со стартовой платформы в условиях качки и ветрового воздействия, и определение силовых, тепловых и акустических воздействий на стартовую платформу от струй маршевого двигателя ракеты-носителя.

Бесплатно

Баллистика программы «Морской старт»

Баллистика программы «Морской старт»

Верховцева Татьяна Ивановна, Гаврелюк Олег Петрович, Заборский Сергей Артурович, Мовчан Андрей Анатольевич, Панчуков Александр Александрович, Улыбышев Юрий Петрович, Шибаев Иван Михайлович

Статья научная

Приведены сравнительные оценки безопасности трасс пусков, описания схем полета ракеты космического назначения «Зенит-3SL» с разгонным блоком ДМ-SL, данные о пусках и фактических точностях выведения космических аппаратов на переходную к геостационарной орбиту. Большое количество успешных пусков подтвердило обоснованность проектно-баллистических решений программы «Морской старт».

Бесплатно

Баллистические варианты пилотируемой экспедиции на Марс с ЯЭРДУ

Баллистические варианты пилотируемой экспедиции на Марс с ЯЭРДУ

Синицын Алексей Андреевич

Статья научная

Проведен анализ влияния баллистических схем для марсианской пилотируемой экспедиции на показатели энергобаллистической эффективности - начальную массу марсианского экспедиционного комплекса и продолжительность экспедиции. Рассмотренные схемы однокорабельной пилотируемой экспедиции на Марс с ядерной электроракетной двигательной установкой характеризуются неединственностью решений в задаче оптимизации траектории перелета Земля-Марс-Земля при ограниченной продолжительности пребывания экспедиционного комплекса у Марса. Дополнительно рассмотрена схема без ограничения длительности пребывания у Марса. Для схемы с ограниченным пребыванием у Марса продемонстрированы следующие свойства: возможность обеспечения двух дат старта в течение одного синодического периода; в случае использования прямого входа в атмосферу корабля возвращения при умеренных стартовых массах возможность сокращения продолжительности перелета вплоть до близкой к продолжительности экспедиции с большой тягой (с двигательными установками на базе жидкостных ракетных двигателей или ядерных ракетных двигателей) аналогичной схемы.

Бесплатно

Баллистические предельные уравнения для оптимизации системы защиты космических аппаратов от микрометеороидов и космического мусора

Баллистические предельные уравнения для оптимизации системы защиты космических аппаратов от микрометеороидов и космического мусора

Миронов Вадим Всеволодович, Толкач Михаил Александрович

Статья научная

Задачи оценки риска повреждения космических аппаратов (КА) и выработки мероприятий по его снижению и созданию систем защиты от воздействия сверхскоростных частиц микрометеороидов (ММ) и частиц космического мусора (КМ) являются весьма актуальными. Риск повреждения КА зависит от свойств элементов конструкции и интенсивности потоков сверхскоростных частиц. Противостояние любого элемента конструкции КА воздействию удара сверхскоростной частицы, как известно, описывается баллистическими предельными уравнениями. В настоящей работе выполнен анализ возможности использования разработанных к настоящему времени баллистических предельных уравнений для проведения оптимизации одностеночной и многостеночной защит КА от ММ/КМ. Под оптимизацией подразумевается сравнение относительной эффективности различных материалов и конфигураций защиты от сверхскоростных частиц. Приведены общие требования к баллистическим предельным уравнениям, пригодным для проведения сравнительного анализа защиты от ММ/КМ. Предложены уравнения, наиболее полно учитывающие различные факторы при оценке защиты от сверхскоростных частиц ММ/КМ.

Бесплатно

Вероятностные оценки массовых характеристик энергодвигательных систем транспортных и транспортно-энергетических космических аппаратов

Вероятностные оценки массовых характеристик энергодвигательных систем транспортных и транспортно-энергетических космических аппаратов

Евдокимов Роман Александрович, Синявский Виктор Васильевич, Скребков Сергей Александрович

Статья научная

Предложен подход к выполнению вероятностных оценок массовых характеристик перспективных энергетических и двигательных установок для транспортных и транспортно-энергетических космических аппаратов, учитывающий влияние на процесс их создания случайных факторов. В основе подхода лежит метод экспертных оценок, предполагающий статистическую обработку результатов опроса. Обосновано использование усеченного нормального закона распределения для оценок масс энергетических и двигательных установок заданного уровня мощности. Представлены вероятностные оценки массовых характеристик одно- и двухрежимных термоэмиссионных космических ядерных энергетических установок для различных уровней мощности. Оценки выполнены на основе статистического анализа результатов опроса восьми экспертов. Получены аппроксимационные зависимости минимальных, максимальных и наиболее вероятных значений массы космических ядерных энергетических установок указанных типов от проектной мощности.

Бесплатно

Влияние высокоскоростных ударов метеороидов и частиц космического мусора на прочность стекол иллюминаторов модулей Международной космической станции

Влияние высокоскоростных ударов метеороидов и частиц космического мусора на прочность стекол иллюминаторов модулей Международной космической станции

Воробьев Юрий Андреевич, Магжанов Раис Мухтясибович, Семенов Валерий Иванович, Устинов Владимир Васильевич, Фельдштейн Валерий Адольфович, Чернявский Александр Григорьевич

Статья научная

Воздействие метеороидов и частиц космического мусора на космические аппараты - один из факторов, существенно влияющих на надежность и безопасность функционирования долговременных пилотируемых орбитальных станций, в частности Международной космической станции (МКС). Признано, что необходимая безопасность МКС достигается только путем применения в конструкциях модулей специальных средств защиты от ударов (экранной защиты). На иллюминаторах модулей МКС использовать эти средства невозможно, так как в процессе полета при проведении некоторых экспериментов, связанных с фотографированием, иллюминаторы находятся в открытом положении, и их внешние стекла подвергаются воздействию метеороидов и частиц космического мусора. В этой связи особого внимания заслуживает оценка влияния ударов частиц на повреждаемость и сопутствующее ей снижение прочностного ресурса стекол, так как только понимание процесса развития повреждений может позволить прогнозировать долговременность безопасной эксплуатации иллюминаторов и станции в целом. Когда встал вопрос о продлении сроков эксплуатации станции, возникла необходимость проведения работ по оценке вероятности разрушения стекол иллюминаторов при наличии на их поверхности повреждений. Для решения этой проблемы необходимо было провести теоретические исследования и подтвердить их экспериментальным путем. В данной статье излагаются результаты экспериментально-теоретических исследований прочности стекол иллюминаторов, поврежденных в результате ударов частиц, необходимые для оценки остаточного прочностного ресурса. Эти исследования позволили с достаточной степенью достоверности обосновать пролонгацию срока эксплуатации иллюминаторов Российского сегмента МКС и определять их жизненный запас в реальный момент времени.

Бесплатно

Влияние искажения формы конструкции на ее несущую способность

Влияние искажения формы конструкции на ее несущую способность

Софинский Алексей Николаевич

Статья научная

В статье описано искажение формы тонкостенных оболочек, вызванное поперечной и продольной усадкой конструкционного материала в процессе формирования сварного шва. Это явление характерно для топливных баков ракет-носителей, разгонных блоков, двигательных установок космических аппаратов и для герметичных отсеков: обитаемых, грузовых, приборных. Изложена методика аппроксимации искаженной формы оболочки, даны примеры расчета напряженно-деформированного состояния оболочки с фактически полученной в изготовлении геометрией. Показано, насколько радикально изменяются напряжения в зоне сварочных утяжек по сравнению с напряжениями в оболочке правильной формы. Приведены результаты расчетов и экспериментальные данные по снижению несущей способности оболочек из высокопрочных материалов, а также по многократному снижению ресурса оболочек из высокопластичного материала при циклическом нагружении вследствие искажения геометрии. Показано, что сварной шов в совокупности с измененной геометрией оболочки является наиболее уязвимым местом конструкции с точки зрения прочности. Отмечена наибольшая зависимость от утяжек конструкций из высокопрочных материалов. Приведены примеры из практики создания ракетно-космических конструкций.

Бесплатно

Влияние ресурса ядерно-энергетической установки многоразового межорбитального электроракетного буксира на удельную стоимость транспортировки единицы массы полезного груза

Влияние ресурса ядерно-энергетической установки многоразового межорбитального электроракетного буксира на удельную стоимость транспортировки единицы массы полезного груза

Косенко Александр Борисович, Синявский Виктор Васильевич

Статья научная

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).

Бесплатно

Выбор комплекса жизнеобеспечения для экипажей долговременных космических станций

Выбор комплекса жизнеобеспечения для экипажей долговременных космических станций

Гузенберг Аркадий Самуилович, Железняков Александр Григорьевич, Романов Сергей Юрьевич, Телегин Александр Анатольевич, Юргин Алексей Викторович

Статья научная

Существующий комплекс систем жизнеобеспечения Российского сегмента Международной космической станции (РС МКС) обеспечивает только частичную регенерацию воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности человека, поэтому для обеспечения эксплуатации МКС необходима доставка грузовыми кораблями дополнительных запасов воды, кислорода, пищи и ресурсных агрегатов систем жизнеобеспечения. Данная ситуация определяет необходимость создания замкнутого комплекса регенерационных систем. В статье обоснован метод выбора комплекса систем жизнеобеспечения с повышенной степенью регенерации воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности космонавтов на основе переменной массы доставляемого оборудования для последующей стадии развития МКС. При этом приведены структурные схемы работающих на борту МКС регенерационных систем жизнеобеспечения. Основные результаты летной эксплуатации этих систем с конца 2000 г. до середины 2014 г. при обеспечении трех членов экипажа подтвердили правильность метода выбора комплекса систем жизнеобеспечения. Рекомендовано для окончательного состава модулей РС МКС увеличить степень регенерации воды и кислорода из продуктов выделения экипажа за счет получения кислорода из диоксида углерода с использованием процесса Сабатье и регенерации воды из урины и всех влагосодержащих элементов.

Бесплатно

Выбор оптимальных вариантов маршрутов съемок для космической системы дистанционного зондирования Земли

Выбор оптимальных вариантов маршрутов съемок для космической системы дистанционного зондирования Земли

Ковтун Владимир Семенович, Строченкин Алексей Владимирович, Фролов Владимир Николаевич

Статья научная

В данной статье рассматривается система управления космической системой дистанционного зондирования Земли. Рассмотрена основная задача рабочего процесса управления системой с помощью метода анализа иерархий и декомпозиции сложного процесса моделирования начальных условий съемки поверхности Земли. Этот метод позволяет минимизировать временные затраты на подготовку и планирование съемок, а также оценить реализуемость программы наблюдения и ее эффективность с точки зрения использования ресурсов космической системы дистанционного зондирования Земли.

Бесплатно

Выбор параметров эллиптической орбиты базирования для повышения безопасности применения многоразовых ядерных буксиров

Выбор параметров эллиптической орбиты базирования для повышения безопасности применения многоразовых ядерных буксиров

Архангельский Николай Иванович, Акимов Владимир Николаевич, Кувшинова Екатерина Юрьевна, Синицын Алексей Андреевич

Статья научная

Проведен проектно-баллистический анализ влияния параметров эллиптических орбит базирования многоразового межорбитального буксира на основе ядерной энергоустановки и электроракетной двигательной установки мегаваттного класса на безопасность и эффективность его применения в программе обеспечения больших гру зо -потоков на геостационарную и окололунную орбиты. Показано, что в сравнении с вариантом традиционно рассматриваемой круговой радиационно безопасной орбиты высотой Н = 800 км использование высокоэллиптических орбит базирования позволяет сни- зить примерно на два порядка длительность пребывания в единичном рейсе как самого буксира, так и выводимого полезного груза в зоне интенсивного загрязнения техногенным космическим «мусором». При этом может быть существенно увеличена суммарная масса грузов, доставляемых буксиром на целевую орбиту за его жизненный цикл, а также снижен в несколько раз расход ксенона на единицу массы доставляемого полезного груза.

Бесплатно

Выбор условий нагружения ракеты космического назначения «Зенит-3SL» в составе комплекса «Морской старт»

Выбор условий нагружения ракеты космического назначения «Зенит-3SL» в составе комплекса «Морской старт»

Кузнецов Владимир Кондратьевич, Петров Николай Константинович

Статья научная

Рассмотрены вопросы выбора условий нагружения ракеты космического назначения «Зенит-3SL» в составе комплекса «Морской старт» с целью минимизации доработок конструкции ракеты-носителя «Зенит» и разгонного блока типа ДМ. Показаны подход к решению проблем выбора условий нагружения и принятые при этом решения. Большое количество пусков при различных условиях окружающей среды подтвердило правильность выбора условий нагружения ракеты космического назначения «3eнum-3SL».

Бесплатно

Выбор устройств подачи термостатирующего воздуха в головные обтекатели ракет-носителей

Выбор устройств подачи термостатирующего воздуха в головные обтекатели ракет-носителей

Дядькин Анатолий Александрович, Симакова Татьяна Владимировна

Статья научная

Рассматривается решение с использованием компьютерного моделирования актуальной задачи выбора схемы и конфигурации устройств (диффузоров) подачи термостатирующего воздуха в головные обтекатели ракет для обеспечения теплового режима космических аппаратов в процессе их наземной подготовки к пуску.

Бесплатно

Высокотемпературные стеклокерамические покрытия для защиты никелевых сплавов, формируемые при температурах, близких к рабочим

Высокотемпературные стеклокерамические покрытия для защиты никелевых сплавов, формируемые при температурах, близких к рабочим

Денисова Валентина Сергеевна

Статья научная

Разработаны составы и технология получения жаростойких покрытий на основе тугоплавких стекол и модифицирующих соединений для защиты деталей из жаропрочных никелевых сплавов и коррозионностойких сталей от высокотемпературной газовой коррозии при эксплуатации. Особенностью разработанных покрытий является возможность их формирования в окислительной атмосфере при температурах, близких к рабочим. Основой жаростойкого покрытия являются тугоплавкие фритты системы BaO-Al2O3-SiO2, при этом добавка тетраборида кремния SiB4 позволяет получать покрытия, температура формирования которых близка к их рабочей температуре. Небольшая плотность, недефицитность и невысокая стоимость сырья, относительно простая технология получения делают эти материалы конкурентоспособными. По своим эксплуатационным свойствам данный класс жаростойких покрытий превосходит отечественные и зарубежные аналоги и является перспективным материалом для применения в горячих узлах жидкостных реактивных и газотурбинных двигателей. Разработанные жаростойкие покрытия позволяют обеспечить эффективную защиту никелевых сплавов и коррозионностойких сталей от высокотемпературной газовой коррозии и возгорания при температурах вплоть до 1 250 °С.

Бесплатно

Журнал