Повышение надежности некоторых узлов космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Ракетно-космические двигатели, энергетические установки и системы терморегулирования летательныхаппаратов

По данным осциллограмм, зафиксировавших результаты этого эксперимента, необходимо отметить, что резонансные явления на этих осциллограммах проявляются более отчетливо, что позволяет предположить их связь в основном с осевыми биениями диска РК.

Библиографическая ссылка

1. Дзюбенко Б. В., Краев В. М., Мякочин А. С. Закономерности и расчет нестационарных турбулент-

ных течений и тепломассообмена в каналах энергетических установок. М. : МАИ-Принт, 2008. 384 с.

Reference

1. Dzubenko B. V., Kraev V. M., Myakochin A. S. Patterns and calculation of unsteady turbulent flow and heat and mass transfer in the channels of power plants: M. : MAI-PRINT, 2008. 384 c.

© Краева Е. М., 2014

УДК 629.78.01

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НЕКОТОРЫХ УЗЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Г. Г. Крушенко1,2, В. В. Голованова3

1Институт вычислительного моделирования СО РАН Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/44. E-mail: [email protected]

2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

3Конструкторское бюро «Арсенал» имени М. Ф. Фрунзе Российская Федерация, 195009, Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 1-3. E-mail: [email protected]

Описаны способы и средства регулирования теплового режима космического аппарата, а также балансировки некоторых его агрегатов, обеспечивающие надежность их работы, что, в свою очередь, гарантирует надежную работу космического аппарата на орбите.

Ключевые слова: космический аппарат, терморегулирование, балансировка, надежность.

IMPROVING THE RELIABILITY OF SOME NODES IN SPACECRAFT

G. G. Krushenko1, 2, V. V. Golovanova3

institute of Computational Modeling SB RAS 50/44, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation. E-mail: [email protected] 2Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russian Federation 3Design Bureau "ARSENAL" named after M. V. Frunze 1-3, Komsomol str., St.-Petersburg, 195009, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The ways and means to control the heating mode of the spacecraft are described; it is also shown that balancing some of its units ensures the reliability of their work, which, in turn, contributes to reliable operation of spacecraft in orbit.

Keywords: spacecraft, thermal management, load balancing, reliability.

Основным показателем качества космических аппаратов (КА) является их надежность, которая должна обеспечивать гарантийный срок активного существования (САС) КА на орбите. При этом САС зависит от надежной работы целого ряда систем и механизмов. В настоящей работе в качестве примера подхода к решению вопросов, связанных с необходимостью обеспечения САС, описаны способы и средства, касающиеся системы терморегулировании КА и балансировки некоторых его агрегатов.

С целью обеспечения надежной работы на первом спутнике «ПС-1», запущенном 04. 10.1957 г. [1], использовалась система терморегулирования, при которой тепловой режим внутри его объема обеспечивался

вентилятором, включавшимся от термореле при температуре, равной или выше 30 °С. При этом циркулирующий в системе терморегулирования азот осуществлял передачу тепла полуоболочке, излучавшей избыток тепла в космическое пространство [2]. САС спутника ПС-1 на орбите уже составил 3 месяца. А 17.04.2000 г. состоялся запуск спутника SESAT-1, САС которого по состоянию на 18 апреля 2010 года составил 10 лет. SESAT-1 стал базой для разработки и изготовления КА серии «Экспресс» [3]. Согласно Техническим требованиям к КА «Экспресс АМУ2» [4], запуск которого запланирован на 2016 г. [5], предусмотрен срок его активного существования не менее 15 лет. SESAT-1 был построен на базе герметич-

Решетневскуе чтения. 2014

ной платформы, где полезная нагрузка находится в непроницаемом отсеке и охлаждение производится с помощью активной газожидкостной системы терморегулирования [6].

Балансировка некоторых агрегатов космических аппаратов. В космических аппаратах (КА), к которым относятся как двигатели, так и искусственные спутники, имеются детали, узлы и агрегаты, работающие в режиме вращения, а, следовательно, испытывающие воздействие центробежных сил. И в случае неуравновешенности материала, из которых они изготовлены, или комплектующих деталей, в процессе эксплуатации соответствующих объектов они могут выйти из строя в результате дисбаланса. В качестве примеров предотвращения негативных последствий дисбаланса объектов КА, рассмотрены технологии балансировки: а) вращающихся деталей турбонасосного агрегата (ТНА) жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) [7]; б) электронасосного агрегата (ЭНА) КА, предназначенного для обеспечения регламентных температурных режимов КА [8].

Балансировка вращающихся деталей ТНА. В связи с тем что ТНА играет определяющую роль в обеспечении безаварийной работы ЖРД, согласно работе [9], в производстве ТНА применяется два вида балансировки вращающихся деталей и узлов - статистическая и динамическая балансировка.

Балансировка электронасосных агрегатов. Электронасосные агрегаты (ЭНА) предназначены для обеспечения регламентных температурных режимов КА [10]. При балансировке ЭНА по виброскорости на частоте вращения электродвигатель с рабочим колесом помещают на дне люльки. По метке на рабочем колесе с помощью стробоскопа определяют тяжелое место, и в этом месте удаляют металл.

Библиографические ссылки

1. Околоземный орбитальный космический аппарат «Спутник-1» («ПС-1»). URL: http://apervushin. narod.ru/encl/sputnik/ussr/sputnik01/sp1.htm (дата обращения: 14.07.2014).

2. Первый искусственный спутник Земли. URL: http://godkosmicheskojjery.ru/1-isz2_1.html. (дата обращения: 14.07.2014).

3. Пресс-служба ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва», 16.04.2010. URL: http://www.federalspace.ru/9832/ (дата обращения: 18.07.2014).

4. Отечественные спутники связи. Новости космонавтики. URL: http://www.rscc.ru/files.images/tt_amu 2.pdf (дата обращения 20.07.2014).

5. В «Космической связи» намерены создать спутник «Экспресс-АМУ2». URL: http://www.osp.ru/news/ 2013/1023/13021548/ (дата обращения: 22.07.2014).

6. Тестоедов Н. А., Михнев М. М., Михеев А. Е. и др. Технология производства космических аппаратов : учебник для вузов / СибГАУ. Красноярск, 2009. 352 с.

7. Добровольский М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 488 с.

8. Бобков А. В. Центробежные насосы систем терморегулирования космических аппаратов. Владивосток : Дальнаука, 2003. 217 с.

9. Технология производства жидкостных ракетных двигателей / В. А. Моисеев, В. А. Тарасов, В. А. Колмыков и др. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 381 с.

10. Двирный В. В., Пискулина М. А., Плотников К. О. Инновации в области агрегатов систем термолегули-рования космических аппаратов // Интеллект и наука : тр. XIV Всерос. молодежи. науч. конф. с междунар. участием. Железногорск, 2014. С. 8-10.

References

1. Okolozemnyj orbital'nyj kosmicheskij apparat « Sputnik-1» («PS-1») [Low earth orbital spacecraft « Sputnik-1» (PS-1)]. (In Russ.) Available at: http://apervushin.narod.ru/encl/sputnik/ussr/sputnik01/sp1 .htm (accesed: 10.08.2014).

2. Pervyj iskusstvennyj sputnik Zemli [The first artificial Earth satellite]. (In Russ.) Available at: http://godkosmicheskojjery.ru/1-isz2_1.html (accesed: 06.08.2014).

3. Press-sluzhba OAO «Informacionnye sputnikovye sistemy» imeni akademika M. F. Reshetnjova» [The press service of the JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev"] 16.04.2010. (In Russ.). Available at: http://www.federalspace.ru/9832/ (accessed: 18.07.2014).

4. Otechestvennye sputniki svjazi. Novosti kosmonavtiki [Domestic communications satellites. Cosmonautics news] (In Russ.) Available at: http://www.rscc.ru/files.images/tt_amu2.pdf (accessed: 20.07.2014).

5. V «Kosmicheskoj svjazi» namereny sozdat' sputnik "Jekspress-AMU2" [In "Space communications" are going to create the satellite "Express-AMU"] (In Russ.) Available at: http://www.osp.ru/news/2013/1023/13021548/ (accessed: 22.07.2014)/

6. Testoedov N. A., Mihnev M. M., Miheev A. E. i dr. Tehnologija proizvodstva kosmicheskih apparatov: uchebnik dlja vuzov [Production technology of spacecraft: the textbook for high schools]. Krasnoyarsk, Sibirskij gosudarstvennyj ajerokosmicheskij universitet, 2009, 352 p.

7. Dobrovol'skij M. V. Zhidkostnye raketnye dvigateli. Osnovy proektirovanija: Uchebnik dlja vuzov. 2-e izd., pererab. i dop. M. : Izd-vo MGU im. N. Je. Baumana, 2005. 488 p.

8. Bobkov A. V., Katalazhnova I. N. Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. 2010. T. 12. no. 1. p. 307-309.

9. Tehnologija proizvodstva zhidkostnyh raketnyh dvigatelej / V. A. Moiseev, V. A. Tarasov, V. A. Kolmykov i dr. M. : Izd-vo MGTU im. N. Je. Baumana, 2008. 381 p.

10. Dvirnyj V. V., Piskulina M. A., Plotnikov K. O. Inovacii v oblasti agregatov sistem termolegulirovanija kosmicheskih apparatov. Intellekt i nauka : trudy XIV Vserossijskoj molodezhn. nauch. konf. s mezhdunarodnym uchastiem. Zheleznogorsk, 2014. p. 8-10.

© Крушенко Г. Г., Голованова В. В., 2014