CC BY
60
итоговый результат, который представлен в виде статических характеристик для трех типоразмеров ПМ, отсутствующих в каталоге фирмы-изготовителя.
Таким образом, совокупность идентифицированных статических характеристик, представленных в настоящей статье, вместе с экспериментальными силовыми характеристиками, имеющимися в электронном каталоге продукции компании „БЕБТО", позволяют сформировать в рамках принятых ограничений достаточно полную математическую модель ИД на СОЭ типа ПМ с целью создания САУ с высокими эксплуатационными показателями.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Липатов А А., Марти А. Н., Шароватов В. Т. Исследование статики и динамики оболочкового гидро-пневмодвигателя // Изв. вузов. Машиностроение. 2002. № 4. С. 36—49.
2. Липатов А. А., Шароватов В. Т. Экспериментальное исследование пневматических исполнительных двигателей оболочкового типа // Изв. вузов. Машиностроение. 2005. № 3. С. 17—23.
Петр Анатольевич Лошицкий —
Валерий Тимофеевич Шароватов
Рекомендована кафедрой мехатроники и робототехники
Сведения об авторах Центральный научно-исследовательский институт робототехники и технической кибернетики, Санкт-Петербург; E-mail: [email protected]
Балтийский государственный технический университет им. Д. Ф. Устинова („Военмех"), кафедра мехатроники и робототехники, Санкт-Петербург; E-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 26.02.08 г.
УДК 629.194
Б. И. Полетаев, В. Д. Атамасов, А. В. Белянкин, Д. Ю. Михайлов, А. В. Левандович, М. М. Полуян
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОТОКОВ МЕТЕОРНЫХ ЧАСТИЦ НА ПОВЕРХНОСТЬ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Приведено описание экспериментального комплекса, позволяющего имитировать условия космического пространства, для проведения экспериментальных исследований воздействия факторов естественного и искусственного происхождения на функционирование космического аппарата. Комплекс позволяет получить сведения, используемые при проектировании космического аппарата, об изменении физических характеристик внешних элементов бортовых систем и деградации их свойств в процессе летной эксплуатации.
Ключевые слова: метеорный поток, высокоскоростные частицы, космический аппарат, взрывчатое вещество.
В космическом пространстве в поле тяготения Солнца движутся твердые частицы, называемые метеорами. Метеорные потоки (рои) и спорадические метеоры образуются при разрушении комет и астероидов. Максимальная скорость частиц относительно Солнца на расстоянии около 150 млн километров (среднее расстояние между Землей и Солнцем) составляет 42 км/с. Скорость частиц относительно Земли, имеющей, в свою очередь, орбитальную скорость 30 км/с, находится в пределах 12—72 км/с [1]. Поверхность космических аппаратов (КА), находящихся в околоземном пространстве, подвергается
64
Б. И. Полетаев, В. Д. Атамасов, А. В. Белянкин и др.
бомбардировке метеорами. В частности, на третьем искусственном спутнике Земли была зафиксирована частота 4—11 ударов в секунду частицами массой приблизительно 10 г. При прохождении метеорного потока космический аппарат „Марс-1" подвергался в среднем 104 ударам малых частиц в секунду.
Физическая картина взаимодействия поверхности конструкции КА с метеорной частицей сложна, поэтому для оценок влияния соударений на работоспособность бортовых энер-гоизлучающих систем используются соотношения, полученные эмпирическим путем. Для осуществления таких исследований был создан экспериментальный комплекс [2], позволяющий в наземных условиях имитировать условия космического пространства. Принципиальная схема комплекса ВК-1 представлена на рисунке. Здесь 1 — вакуумная камера, 2 — высоковольтный детонатор, 3 — лазер, 4 — бронеплита (выступающая в качестве защитного экрана), 5 — генератор потока высокоскоростных малодисперсных частиц (МДЧ), 6 — гермоприводы, 7 — осциллограф С8-17, 8 — фотоэлектронный умножитель, 9 — панель с исследуемыми образцами для определения диаметра и плотности МДЧ, 10 — индукционный датчик, 11 — динамический импактор, 12 — пьезодатчик, 13 — контактный датчик, 14 — устройство щелевой развертки, 15 — генератор импульсов, 16 — пиролиния (тоководы).
3
Основу комплекса составляет вакуумная камера 1 объемом 15 м с двумя цилиндрическими удлинителями и вакуумной системой, позволяющей с помощью двух турбо-молекулярных насосов ТМН-2500 получать остаточное давление в объеме камеры порядка 10-5 мм рт.ст.
Потоки высокоскоростных МДЧ создавались с помощью взрывных генераторов 5, ускоряющих частицы до требуемой скорости. Варьирование скорости частиц в экспериментах
осуществлялось подбором типа взрывчатого вещества (октоген, гексоген, тетрил и окфол) и наполнителя (например, КН4С1), температура возгорания равнялась 335 оС. При проведении экспериментов использовались заряды. Подрыв зарядов производился с помощью высоковольтных детонаторов 2, существенно снижающих задержки срабатывания по сравнению с низковольтными детонаторами.
В качестве мишеней использовались фрагменты реальных элементов КА (солнечных батарей, стекол иллюминаторов), закрепленных на панели 9. Регистрация скорости и концентрации МДЧ осуществлялась контактными и оптическими методами, а также методами динамической селекции потоков частиц.
Для реализации контактного метода использовались датчики замыкания, основанные на внедрении токопроводящих МДЧ в тонкий диэлектрический слой, расположенный между двумя электродами.
Измерение диаметров частиц и их плотности в различных областях потока производилось с помощью экспонирования фольги различной толщины, на которой после срабатывания генератора МДЧ оставались характерные пробоины. Для исследования дефектов на поверхности элементов применялись оптическая и сканирующая электронная микроскопия, а также микрозондный анализ.
Динамическая селекция МДЧ осуществлялась с помощью щелевых регистраторов обтюраторного и барабанного типов. Скорость частиц в потоке определялась по скорости вращения диска и барабана с учетом следов, оставленных МДЧ на экране из фольги и на пленке, при известном расстоянии от генератора до датчиков.
С целью экспериментального изучения способности малодисперсной среды осуществлять экранирование лучеиспускающих поверхностей выносных и корпусных радиаторов приборных отсеков, а также холодильников-излучателей ядерных энергоустановок был разработан измерительный прибор, использующий аналог солнечного излучения. Поток света направлялся поперек струи МДЧ, истекающей из генератора, и воспринимался фотоэлементом, сила тока которого тарировалась с помощью вольфрамовых сеток с известной геометрией ячеек.
Влияние факторов воздействия высокоскоростных МДЧ на функциональные характеристики элементов систем КА анализировалось путем сведения многофакторного эксперимента к однофакторному, в котором осуществлялось поочередное изменение одного параметра при фиксированных значениях других параметров. Проводились также эксперименты по исследованию воздействия отдельных тел размером до 1 см, моделирующих отдельные обломки компонент космического мусора, на материалы конструкции КА при скорости до 8 км/с.
Таким образом, разработанный экспериментальный комплекс позволяет формировать высокоскоростные потоки МДЧ с заданным распределением скоростей и флюенсов потоков частиц, определять основные параметры потоков частиц и исследовать механизмы воздействия МДЧ на элементы космического аппарата. Результатом исследований явилось получение нелинейных зависимостей функциональных характеристик элементов систем КА от параметров потоков модельных техногенных частиц.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аскеров Ф. А., Атамасов В. Д., Полетаев Б. И. Косманавтика XXI века и ядерные термоэмиссионные энергетические установки / Под ред. А. П. Ковалева, В. Ф. Фатеева. СПб: „РДК-принт", 2002. 384 с.
2. Инженерный справочник по космической технике / Под ред. А. В. Солодова. М.: Воениздат, 1977. 430 с.
66
Н. Ф. Аверкиев, С. А. Васьков, В. В. Салов
Сведения об авторах
Борис Иванович Полетаев — Генеральный директор, генеральный конструктор Конструкторско-
го бюро „АРСЕНАЛ" им. М. В. Фрунзе, Санкт-Петербург
Владимир Дмитриевич Атамасов — Военно-космическая Петербург академия им. А.Ф. Можайского, Санкт-
Александр Васильевич Белянкин — Военно-космическая Петербург; тел. 8-911- академия -151-7935 им. А.Ф. Можайского, Санкт-
Дмитрий Юрьевич Михайлов — Военно-космическая Петербург академия им. А.Ф. Можайского, Санкт-
Александр Витальевич Левандович — Военно-космическая Петербург академия им. А.Ф. Можайского, Санкт-
Максим Михайлович Полуян — Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского, Санкт-
Петербург
Рекомендована академией Поступила в редакцию
21.11.07 г.
УДК 629.785
Н. Ф. Аверкиев, С. А. Васьков, В. В. Салов
БАЛЛИСТИЧЕСКОЕ ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ СВЯЗИ И ПАССИВНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ ЛУННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Рассматриваются принципы баллистического построения систем космических аппаратов (КА) связи и пассивной радиолокации лунной поверхности. Обосновано положение начальных фазовых векторов состояния КА в лагранжевых точках либрации системы Земля—Луна с целью обеспечения наилучшего обзора лунной поверхности на фиксированном временном интервале. Даны оценки площадных показателей обзора лунной поверхности системой КА, расположенных в лагранжевых точках либрации системы Земля—Луна.
Ключевые слова: лунная поверхность, точка либрации Луны, система космических аппаратов.
В космических программах ведущих стран мира возросла заинтересованность в освоении Луны и окололунного космического пространства [1, 2]. При этом все большую практическую значимость приобретает использование точек либрации Луны (от лат. libratio — качание, колебание) — таких точек в системе Земля—Луна, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, на которое не действуют никакие другие силы, кроме гравитационных со стороны Земли и Луны, может оставаться неподвижным относительно этих тел. Однако на практике на материальное тело пренебрежимо малой массы помимо гравитационных сил Земли и Луны оказывают воздействие и другие возмущающие силы, обусловленные притяжением Солнца, других планет, нецентральностью гравитационного поля Земли, световым давлением.
Всего существует пять точек либрации Луны (рис. 1). Три точки L1, L2, L3 были открыты Л. Эйлером в 1767 г. Они находятся на прямой, проходящей через центры масс Земли (0З) и Луны, и являются неустойчивыми точками либрации Луны. Космические частицы, попадающие в окрестность эйлеровой точки либрации с нулевой скоростью (относительно этой точки), из-за действия возмущающих сил с течением времени покидают ее окрестности.
В 1772 г. Ж. Лагранжем были найдены еще две точки пространства L4 и L5 (рис. 1), являющиеся точками устойчивого равновесия. Если в район этих точек попадает какой-либо
