1

ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА РОССИЙСКОМ СЕГМЕНТЕ МКС И УЧАСТИЕ МФ МГТУ ИМ. Н.Э. БАУМАНА В ИХ РЕШЕНИИ

5–13

УДК 629.786.2

DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-5-13

М.Ю. Беляев

ПАО РКК «Энергия» им. С.П. Королева, 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Ленина, д. 4а

mikhail.belyaev@rsce.ru

Рассмотрены проблемы, возникшие при проведении экспериментов на МКС. Указаны способы их решения, позволяющие выполнять в полете МКС различные исследования, отрабатывать новые технологии и оборудование, а также ставить перспективные научные задачи. Приведены примеры участия ученых и специалистов Мытищинского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана в их решении.

Ключевые слова: орбитальная станция, космические эксперименты, проблемы управления

Ссылка для цитирования: Беляев М.Ю. Проблемы управления при проведении экспериментов на российском сегменте МКС и участие МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана в их решении // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019. Т. 23. № 4. С. 5–13. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-5-13

Список литературы

[1] Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва. 1946–1996 / под ред. Ю.П. Семенова. Королев: РКК «Энергия», 1996. 670 с.

[2] Микрин Е.А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики // Космическая техника и технологии, 2017. № 1. С. 5–11.

[3] Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.

[4] Беляев М.Ю. Оперативное планирование научных экспериментов, проводимых с помощью КА // Космические исследования, 1980. № 2. С. 235–241.

[5] Беляев М.Ю. Основные задачи и принципы построения наземно-бортового комплекса управления экспериментами, проводимыми с помощью космических аппаратов // Управляющие системы и машины, 1980. № 4. С. 103–108.

[6] Математическое обеспечение экспериментов, выполняемых на орбитальных комплексах «Мир», «Салют-7» и научных модулях / под ред. В.В. Рюмина, М.Ю. Беляева // Ракетно-космическая техника, 1991. Сер. XII. Вып. 2. 176 с.

[7] Математическое моделирование — основа создания и эксплуатации сложных орбитальных комплексов / под ред. Н.А. Брюханова, М.Ю. Беляева // Ракетно-космическая техника, 2008. Сер. XII. Вып. 1. 191 с.

[8] Проблемы и задачи повышения эффективности программ исследований на космических кораблях и орбитальных станциях / под ред. В.П. Легостаева, М.Ю. Беляева // Ракетно-космическая техника, 2011. Сер. XII. Вып. 1–2. 205 с.

[9] Беляев М.Ю., Рулев Д.Н. Оптимизация программы экспериментов при оперативном планировании исследований, выполняемых с КА // Космические исследования, 1987. № 1. С. 30–36.

[10] Ryumin V.V., Belyaev M.Yu. Problems of control arised during the implementation of scientific research program onboard the multipurpose orbital station // Acta Astronautica, 1987, v. 15, pp. 739–746.

[11] Банит Ю.Р., Беляев М.Ю., Добринская Т.А., Ефимов Н.И., Сазонов В.В., Стажков В.М. Определение тензора инерции МКС по телеметрической информации // Космические исследования, 2005. Т. 43. № 2. С. 135–146.

[12] Беляев М.Ю., Завалишин Д.А., Егоров Н.А., Спаржин Ю.В., Хамиц И.И., Шутиков М.А., Сазонов В.В. Определение массы Международной космической станции в полете // Космонавтика и ракетостроение, 2005. № 4. С. 224–232.

[13] Беляев М.Ю., Завалишин Д.А. Способ определения массы космической станции в полете. Пат. 2301181 Российская Федерация, МПК В64G 1/10. Приор. 24.03.2005; заявитель и патентообладатель ПАО РКК «Энергия»; опубл. 20.06.2007, Бюл. № 17.

[14] Севастьянов Н.Н., Бранец В.Н., Беляев М.Ю., Завалишин Д.А., Платонов В.Н., Банит Ю.Р., Сазонов В.В. Исследование возможности управления КА «Ямал-200» с использованием математической модели движения // XIV Санкт-Петербургская Междунар. конф. по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», 28–30 мая 2007 г. СПб.: Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2007. С. 196–203.

[15] Беляев М.Ю., Бабкин Е.В., Рябуха С.Б., Рязанцев В.В. Микроускорения на Международной космической станции при физических упражнениях экипажа // Космические исследования, 2011. Т. 49. № 2. С. 167–181.

[16] Беляев М.Ю., Волков О.Н., Рябуха С.Б. Микровозмущения на Международной космической станции // Космическая техника и технологии, 2013. № 3. С. 14–24.

[17] Завалишин Д.А., Беляев М.Ю., Сазонов В.В. Определение характеристик частот упругих колебаний конструкции МКС // Космические исследования, 2010. Т. 48. № 4. С. 362–370.

[18] Монахов М.И., Беляев М.Б., Волков О.Н. Способ определения деформации корпуса космического аппарата в полете. Пат. 2605232 Российская Федерация, МПК В64G 1/22. Приор. 15.06.2015; заявитель и патентообладатель ПАО РКК Энергия; опубл. 20.12.2016. Бюл. № 35.

[19] Belyaev M.Y., Bronnikov S.V., Petrov V.M., Sekerzh-Zenkovich S.Ya. Integrated study of the iss as an environment for human-operator ’life and activities // Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC Cep. «63rd International Astronautical Congress. 2012, IAC 2012» Naples, 01–05 October 2012. Agenzia Spaziale Italiana (ASI), pp. 4078–4082.

[20] Алямовский С.Н., Беляев М.Ю., Рулев Д.Н., Сазонов В.В., Тарасова М.М. Сферические спутники — от начала космической эры до современных экспериментов // Космическая техника и технологии, 2017. № 4 (19). С. 5–14.

[21] Беляев М.Ю., Рулев Д.Н., Алямовский С.Н. Способ определения плотности атмосферы на высоте полета космического аппарата. Пат. 2016150068 Российская Федерация, МПК В64G 3/00. Приор. 19.12.2016; заявитель и патентообладатель ПАО «РКК «Энергия»; опубл. 20.06.2018. Бюл. № 17.

[22] Микрин Е.А., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Караваев Д.Ю. Отработка на МКС технологии автономной навигации с помощью съемок экипажа для задачи облета Луны // XXV Санкт-Петербургская Международная конференция по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», 28–30 мая 2018 г. СПБ.: ЦНИИ «Электроприбор, 2018. С. 7–13.

[23] Беляев М.Ю., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Возможные технологии управления транспортными грузовыми кораблями «Прогресс» при проведении экспериментов в автономном полете // Гироскопия и навигация, 2017. Т. 25. № 3 (98). С. 32–48.

[24] Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Караваев Д.Ю., Рулев Д.Н. Управление подвижными платформами при наведении научной аппаратуры на изучаемые объекты в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // XXIV Санкт-Петербургская Международная конференция по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», 29–31 мая 2017 г. СПб: ОАО «Концерн» ЦНИИ «Электроприбор», 2017. С. 44–47.

[25] Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Сармин Э.Э., Юрина О.А. Аппаратура и программно-математическое обеспечение для изучения земной поверхности с борта российского сегмента Международной космической станции по программе «Ураган» // Космонавтика и ракетостроение, 2015. № 1. С. 63–70.

[26] Belyaev M.Y., Cheremisin M.V., Esakov A.M. Integrated monitoring of earth surface from onboard ISS Russian segment // 69th International Astronautical Congress («IAC 2018 - involving everyone»), Bremen, Germany, Center of Applied Space Technology and Microgravity, 1–5 October 2018. Published by the IAF, pp. 1–9.

[27] Беляев М.Ю., Викельски М., Лампен М., Легостаев В.П., Мюллер У., Науманн В., Тертицкий Г.М., Юрина О.А. Технология изучения перемещения животных и птиц на Земле с помощью аппаратуры ICARUS на российском сегменте МКС // Космическая техника и технологии, 2015. № 3. С. 38–51.

[28] Микрин Е.А., Беляев М.Ю. Пилотируемая космонавтика — основа для развития ракетно-космической техники // Тр. LI Научных чтений К.Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники», Казань, 20–22 сентября 2016. Казань: КГТУ, 2017. С. 5–15.

Сведения об авторе

Беляев Михаил Юрьевич — д-р техн. наук, профессор, зам. руководителя научно-технического центра ПАО РКК «Энергия», mikhail.belyaev@rsce.ru

MANAGEMENT ISSUES IN CONDUCTING EXPERIMENTS AT ISS RUSSIAN SEGMENT AND PARTICIPATION OF BMSTU MYTISHCHI BRANCH IN THEIR SOLUTION

M.Y. Belyaev

RSC «Energia» by S.P. Korolev, 4а, Lenina st., 141070, Korolev, Moscow reg., Russia

mikhail.belyaev@rsce.ru

In the process of carrying out research at the Salyut and Mir orbital stations, special control methods and technologies for conducting space experiments were developed, which made it possible to implement extensive scientific programs. The need to operate the International Space Station (ISS), the first module of which was put into orbit on November 20, 1998, required the solution of a number of new scientific and practical problems caused by certain features of the experiments conducted on it. The report describes the problems that have arisen during the experiments on the ISS, and indicates their solutions, allowing to perform various studies in the ISS flight, to work out new technologies and equipment, and also to set promising scientific tasks. Examples are given of the participation of scientists and specialists from the Mytishchi branch of the Bauman Moscow State Technical University in their decision.

Keywords: orbital station, space experiments, control problems

Suggested citation: Belyaev M.Yu. Problemy upravleniya pri provedenii eksperimentov na rossiyskom segmente mks i uchastie MF MGTU im. N.E. Baumana v ikh reshenii [Management issues in conducting experiments at ISS Russian segment and participation of BMSTU Mytishchi branch in their solution]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2019, vol. 23, no. 4, pp. 5–13. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-5-13

References

[1] Raketno-kosmicheskaya korporatsiya «Energiya» imeni S.P. Koroleva. 1946–199 [The Energia Rocket and Space Corporation named after S.P. Korolev. 1946–1996]. Ed. Yu.P. Semenov. Korolev: RSC Energia, 1996, 670 p.

[2] Mikrin E.A. Perspektivy razvitiya otechestvennoy pilotiruemoy kosmonavtiki [Prospects for the development of domestic manned space flight] Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii [Space equipment and technology], 2017, no. 1, pp. 5–11.

[3] Belyaev M.Yu. Nauchnye eksperimenty na kosmicheskikh korablyakh i orbital’nykh stantsiyakh [Scientific experiments on spacecraft and orbital stations]. Moscow: Mashinostroenie, 1984, 264 p.

[4] Belyaev M.Yu. Operativnoe planirovanie nauchnykh eksperimentov, provodimykh s pomoshch’yu KA [Operational planning of scientific experiments conducted using spacecraft] Kosmicheskie issledovaniya [Space research], 1980, no. 2, pp. 235–241.

[5] Belyaev M.Yu. Osnovnye zadachi i printsipy postroeniya nazemno-bortovogo kompleksa upravleniya eksperimentami, provodimymi s pomoshch’yu kosmicheskikh apparatov [The main tasks and principles of building a ground-on-board complex for controlling experiments conducted with the help of spacecraft]. Upravlyayushchie sistemy i mashiny [Control Systems and Machines], 1980, no. 4, pp. 103–108.

[6] Matematicheskoe obespechenie eksperimentov, vypolnyaemykh na orbital’nykh kompleksakh «Mir», «Salyut-7» i nauchnykh modulyakh [Mathematical support of experiments performed on the Mir, Salyut-7 orbital complexes and scientific modules] Ed. V.V. Ryumin, M.Yu. Belyaev. Raketno-kosmicheskaya tekhnika [Rocket and space technology], 1991, ser. XII, iss. 2, 176 p.

[7] Matematicheskoe modelirovanie — osnova sozdaniya i ekspluatatsii slozhnykh orbital’nykh kompleksov [Mathematical modeling — the basis of the creation and operation of complex orbital complexes] Ed. N.A. Bryukhanov, M.Yu. Belyaev. Raketno-kosmicheskaya tekhnika [Rocket and space technology], 2008, ser. XII, iss. 1, 191 p.

[8] Problemy i zadachi povysheniya effektivnosti programm issledovaniy na kosmicheskikh korablyakh i orbital’nykh stantsiyakh [Problems and tasks of increasing the effectiveness of research programs on spacecraft and orbital stations] Ed. V.P. Legostaev, M.Yu. Belyaev. Raketno-kosmicheskaya tekhnika [Rocket and space technology], 2011, ser. XII, iss. 1–2, 205 p.

[9] Belyaev M.Yu., Rulev D.N. Optimizatsiya programmy eksperimentov pri operativnom planirovanii issledovaniy, vypolnyaemykh s KA [Optimization of the program of experiments in the operational planning of research performed with spacecraft]. Kosmicheskie issledovaniya [Space Research], 1987, no. 1, pp. 30–36.

[10] Ryumin V.V., Belyaev M.Yu. Problems of control station on the multipurpose orbital station. Acta Astronautica, 1987, v. 15, pp. 739–746.

[11] Banit Yu.R., Belyaev M.Yu., Dobrinskaya T.A., Efimov N.I., Sazonov V.V., Stazhkov V.M. Opredelenie tenzora inertsii MKS po telemetricheskoy informatsii [Determination of the inertia tensor of the ISS using telemetric information]. Kosmicheskie issledovaniya [Space Research], 2005, v. 43, no. 2, pp. 135–146.

[12] Belyaev M.Yu., Zavalishin D.A., Egorov N.A., Sparzhin Yu.V., Khamits I.I., Shutikov M.A., Sazonov V.V. Opredelenie massy Mezhdunarodnoy kosmicheskoy stantsii v polete [Determination of the mass of the International Space Station in flight]. Kosmonavtika i raketostroenie [Cosmonautics and Rocket Science], 2005, no. 4, pp. 224–232.

[13] Belyaev M.Yu., Zavalishin D.A. Sposob opredeleniya massy kosmicheskoy stantsii v polete [The method of determining the mass of the space station in flight]. Pat. 2301181 Russian Federation, IPC В64G 1/10. Prior March 24, 2005; applicant and patent holder of RSC Energia PJSC; publ. 20.06.2007, Bul. No. 17.

[14] Sevast’yanov N.N., Branets V.N., Belyaev M.Yu., Zavalishin D.A., Platonov V.N., Banit Yu.R., Sazonov V.V. Issledovanie vozmozhnosti upravleniya KA «Yamal-200» s ispol’zovaniem matematicheskoy modeli dvizheniya [Study of the possibility of controlling the Yamal-200 satellite using a mathematical model of motion] XIV Sankt-Peterburgskaya Mezhdunarodnaya konferentsiya po integrirovannym navigatsionnym sistemam, Sankt-Peterburg, TsNII «Elektropribor», 28–30 maya 2007 g. [XIV St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg, Central Research Institute Elektropribor, May 28–30, 2007] St. Petersburg: Concern Central Research Institute. Electrical device, 2007, pp. 196–203.

[15] Belyaev M.Yu., Babkin E.V., Ryabukha S.B., Ryazantsev V.V. Mikrouskoreniya na Mezhdunarodnoy kosmicheskoy stantsii pri fizicheskikh uprazhneniyakh ekipazha [Microaccelerations on the International Space Station during crew physical exercise]. Kosmicheskie issledovaniya [Space Research], 2011, v. 49, no. 2, pp. 167–181.

[16] Belyaev M.Yu., Volkov O.N., Ryabukha S.B. Mikrovozmushcheniya na Mezhdunarodnoy kosmicheskoy stantsii [Micro-perturbations on the International Space Station]. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii [Space equipment and technology], 2013, no. 3, pp. 14–24.

[17] Zavalishin D.A., Belyaev M.Yu., Sazonov V.V. Opredelenie kharakteristik chastot uprugikh kolebaniy konstruktsii MKS [Characterization of the frequencies of elastic vibrations of the ISS design]. Kosmicheskie issledovaniya [Space Research], 2010, v. 48, no. 4, pp. 362–370.

[18] Monakhov M.I., Belyaev M.B., Volkov O.N. Sposob opredeleniya deformatsii korpusa kosmicheskogo apparata v polete [The method for determining the deformation of the spacecraft body in flight]. Pat. 2605232 Russian Federation, IPC В64G 1/22. Prior 06/15/2015; applicant and patent holder of RSC Energia PJSC; publ. 12/20/2016. Bul. No. 35.

[19] Belyaev M.Y., Bronnikov S.V., Petrov V.M., Sekerzh-Zenkovich S.Ya. Integrated study of the iss as an environment for human-operator ‘life and activities. Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC Cep. «63rd International Astronautical Congress. 2012, IAC 2012» Naples, 01–05 oktyabrya 2012 g. Agenzia Spaziale Italiana (ASI), pp. 4078–4082.

[20] Alyamovskiy S.N., Belyaev M.Yu., Rulev D.N., Sazonov V.V., Tarasova M.M. Sfericheskie sputniki — ot nachala kosmicheskoy ery do sovremennykh eksperimentov [Spherical satellites — from the beginning of the space age to modern experiments] Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii [Space equipment and technology], 2017, no. 4 (19), pp. 5–14.

[21] Belyaev M.Yu., Rulev D.N., Alyamovskiy S.N. Sposob opredeleniya plotnosti atmosfery na vysote poleta kosmicheskogo apparata [The method of determining the density of the atmosphere at the altitude of the spacecraft]. Pat. 2016150068 Russian Federation, IPC В64G 3/00. Prior. 12/19/2016; applicant and patent holder of RSC Energia PJSC; publ. 06/20/2018. Bul. No. 17.

[22] Mikrin E.A., Belyaev M.Yu., Borovikhin P.A., Karavaev D.Yu. Otrabotka na MKS tekhnologii avtonomnoy navigatsii s pomoshch’yu s’emok ekipazha dlya zadachi obleta Luny [Testing autonomous navigation technology on the ISS using crew surveys for the task of circling the moon] XXV Sankt-Peterburgskaya Mezhdunarodnaya konferentsiya po integrirovannym navigatsionnym sistemam [XXV St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems], St. Petersburg, Central Research Institute Elektropribor, May 28–30, 2018. St. Petersburg: Institute of Electrical Instruments, 2018, pp. 7–13.

[23] Belyaev M.Yu., Matveeva T.V., Rulev D.N. Vozmozhnye tekhnologii upravleniya transportnymi gruzovymi korablyami «Progress» pri provedenii eksperimentov v avtonomnom polete [Possible technologies for the management of transport cargo ships «Progress» when conducting experiments in autonomous flight] Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and navigation], 2017, v. 25, no. 3 (98), pp. 32–48.

[24] Belyaev M.Yu., Borovikhin P.A., Karavaev D.Yu., Rulev D.N. Upravlenie podvizhnymi platformami pri navedenii nauchnoy apparatury na izuchaemye ob’ekty v eksperimente «Uragan» na Mezhdunarodnoy kosmicheskoy stantsii [Managing mobile platforms while hovering scientific equipment on objects under study in the Uragan experiment on the International Space Station] XXIV Sankt-Peterburgskaya Mezhdunarodnaya konferentsiya po integrirovannym navigatsionnym sistemam [XXIV St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems], St. Petersburg, Central Research Institute Elektropribor, May 29–31, 2017. St. Petersburg: Concern OJSC of the Central Research Institute Electropribor, 2017, pp. 44–47.

[25] Belyaev M.Yu., Desinov L.V., Karavaev D.Yu., Sarmin E.E., Yurina O.A. Apparatura i programmno-matematicheskoe obespechenie dlya izucheniya zemnoy poverkhnosti s borta rossiyskogo segmenta Mezhdunarodnoy kosmicheskoy stantsii po programme «Uragan» [Equipment and software for the study of the earth’s surface from the Russian segment of the International Space Station under the Uragan program] Kosmonavtika i raketostroenie [Astronautics and Rocket Engineering], 2015, no. 1, pp. 63–70.

[26] Belyaev M.Y., Cheremisin M.V., Esakov A.M. Integrated monitoring of earth surface from onboard ISS Russian segment. 69th International Astronautical Congress («IAC 2018 — involving everyone»), Bremen, Germany, Center of Applied Space Technology and Microgravity, 1–5 October 2018. Published by the IAF, pp. 1–9.

[27] Belyaev M.Yu., Vikel’ski M., Lampen M., Legostaev V.P., Myuller U., Naumann V., Tertitskiy G.M., Yurina O.A. Tekhnologiya izucheniya peremeshcheniya zhivotnykh i ptits na Zemle s pomoshch’yu apparatury ICARUS na rossiyskom segmenta MKS [Technology of studying the movement of animals and birds on Earth using ICARUS equipment on the Russian segment of the ISS] Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii [Space equipment and technology], 2015, no. 3, pp. 38–51.

[28] Mikrin E.A., Belyaev M.Yu. Pilotiruemaya kosmonavtika — osnova dlya razvitiya raketno-kosmicheskoy tekhniki [Piloted cosmonautics — the basis for the development of rocket and space technology] Trudy LI Nauchnykh chteniy K.E. Tsiolkovskogo. Sektsiya «Problemy raketnoy i kosmicheskoy tekhniki» [Works of LI Scientific readings of K.E. Tsiolkovsky. Section «Problems of rocket and space technology»], Kazan, September 20–22, 2016. Kazan: KSTU, 2017, pp. 5–15.

Author’s information

Belyaev Mikhail Yur’evich — Dr. Sci. (Tech.), Professor, Deputy Head of the Scientific and Technical Center of RSC Energia, mikhail.belyaev@rsce.ru

2

УЧАСТИЕ ФЭСТ В РЕШЕНИИ ИНЖЕНЕРНЫХ И НАУЧНЫХ ЗАДАЧ КОСМОНАВТИКИ (К 60-летию ФАКУЛЬТЕТА ЭЛЕКТРОНИКИ И СИСТЕМОТЕХНИКИ МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ЛЕСА)

14–22

УДК 62-9, 501

DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-14-22

А.В. Корольков¹, Н.В. Ефремов¹, В.Б. Сапожников², Ю.М. Новиков³, В.А. Большаков³, Л.Г. Александров⁴, С.Б. Константинов⁴, И.С. Партола⁵

¹МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, д. 1

²ООО НТВЦ «ЭДУКОН», 141090, Московская обл., г. Королев, ул. Пионерская, д. 1/4

³ЗАО «ЦВТМ» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, стр. 1

⁴ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина, 141400, Московская обл., г. Химки, ул. Ленинградская, д. 24

⁵ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» , 125438, Москва, ул. Онежская, д. 8

korolkov@mgul.ac.ru

Представлены некоторые результаты совместной деятельности сотрудников факультета электроники и системотехники и работников других организаций и предприятий в области решения инженерных задач и научных проблем космической отрасли с момента открытия факультета (1959 г.) по настоящее время. Основные представленные результаты были получены в области изучения особенностей поведения жидкости в условиях, близких к невесомости, в исследовании остаточных ускорений на борту космического аппарата, в технических проблемах подачи жидкого топлива в двигательную установку, в изучении кипения в невесомости.

Ключевые слова: ФЭСТ, режимы функционирования космического аппарата, «Салют-7», «Мир», космический эксперимент

Ссылка для цитирования: Корольков А.В., Ефремов Н.В., Сапожников В.Б., Новиков Ю.М., Большаков В.А., Александров Л.Г., Константинов С.Б., Партола И.С. Участие ФЭСТ в решении инженерных и научных задач космонавтики (к 60-летию факультета электроники и системотехники Московского государственного университета леса) // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019. Т. 23. № 4. С. 14–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-14-22

Список литературы

[1] Гришин С.Д., Дубовской В.Б., Обыдёнников С.С., Савичев В.В. Исследование малых ускорений на борту орбитальной научной станции «Салют-6» // Технологические эксперименты в невесомости / под ред. В.А. Брискмана. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 6–14.

[2] Авдуевский В.С., Корольков А.В., Купцова В.С., Савичев В.В. Исследование тепловой гравитационной конвекции в переменном поле вектора малых ускорений // ПМТФ, 1987. № 1. С. 54–59.

[3] Темам Р. Уравнения Навье-Стокса. Теория и численный анализ. М.: Мир, 1981. 408 с.

[4] Беляев М.Ю., Зыков С.Г., Рябуха С.Б., Сазонов В.В., Сарычев В.А., Стажков В.М. Математическое моделирование и измерение микроускорений на орбитальной станции «Мир» // Известия РАН. Механика жидкости и газа, 1994. № 5. С. 5–14.

[5] Авдуевский В.С., Лиходед А.И., Савичев В.В. Пространственная эволюция вектора остаточных ускорений на борту космических аппаратов // Космические исследования, 1988. Т. 26. № 4. С. 621–625.

[6] Ветошкин А.М., Домашев В.Ф., Корольков А.В., Рябуха С.Б., Савичев В.В. Анализ малых ускорений на борту орбитальных научных станций с точки зрения воздействия на гидродинамические системы // Космические исследования, 1998. Т. 36. № 2. C. 221–224.

[7] Savitchev V.V., Korolkov A.V., Vetoshkin A.M. Computer Simulation of Initial Phase of Immiscible Liquid System Thermocapillary Motion // Space Forum, 1999, v. 4, pp. 307–319.

[8] Ветошкин А.М., Корольков А.В., Сапожников В.Б. Взаимодействие системы жидкость — газ с фазоразделительными сетками // Обозрение прикладной и промышленной математики, 2017. Т. 24. № 4. С. 315–320.

[9] Сапожников В.Б., Корольков А.В. Отделение газа от жидкости в потоке газожидкостной смеси в условиях невесомости с помощью комбинированных пористо-сетчатых материалов // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, 2014. № 1 (14). С. 60–65.

[10] Александров А.А., Хартов В.В., Новиков Ю.М., Крылов В.И., Ягодников Д.А. Современное состояние и перспективы разработки капиллярных топливозаборных устройств из комбинированных пористо-сетчатых материалов для космических аппаратов с длительным сроком активного существования // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015. № 6(105). С. 130–142.

[11] Корольков А.В., Меньшиков В.А., Партола И.С., Сапожников В.Б. Развитие идей профессора В.М. Поляева по применению пористо-сетчатых материалов для внутрибаковых устройств, обеспечивающих многократный запуск ЖРД космических аппаратов и разгонных блоков в условиях свободного и возмущенного орбитального и суборбитального полета // Тр. Всерос. науч.-техн. конф. «Ракетно-космические двигательные установки», посвященной 80-летию со дня рождения заслуженных деятелей науки и техники РФ лауреатов Государственной премии СССР профессоров В.М. Кудрявцева и В.М. Поляева, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 18–19 октября 2018 г. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 17–18.

[12] Сапожников В.Б., Корольков А.В., Авраамов Н.И. Влияние времени выхода на режим маршевого ЖРД на процесс опорожнения топливного бака летательного аппарата в условиях свободного орбитального полета // Наука и образование, 2015. № 11. С. 603–617

[13] Корольков А.В., Партола И.С., Сапожников В.Б. Теоретические основы разработки и экспериментальной отработки капиллярных заборных устройств с минимальными остатками топлива. Научно-технические разработки ОКБ-23 – КБ «Салют». М.: Воздушный транспорт, 2006. С. 313–320.

[14] Сапожников В.Б., Корольков А.В. Отделение газа от жидкости в потоке газожидкостной смеси в условиях невесомости с помощью комбинированных пористо-сетчатых материалов // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, 2014, № 1 (14). С. 60–65.

[15] Сапожников В.Б., Меньшиков В.А., Партола И.С., Корольков А.В. Развитие идей профессора В.М. Поляева по применению пористо-сетчатых материалов для внутрибаковых устройств, обеспечивающих многократный запуск жидкостных ракетных двигателей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2006, № 2 (63). С. 78–83.

[16] Корольков А.В., Сапожников В.Б. Некоторые задачи прикладной промышленной математики в инженерном обеспечении космических полетов // Обозрение прикладной и промышленной математики, 2016. Т. 23. № 4. С. 363–366.

[17] Сапожников В.Б., Гришко Я.П., Корольков А.В., Большаков В.А., Новиков Ю.М., Константинов С.Б., Мартынов М.Б. Применение комбинированных пористо-сетчатых материалов в конструкции внутрибаковых устройств двигательных установок космических аппаратов, верхних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков // Материалы XIV Междунар. науч. конф., посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева, 10–12 ноября 2010, г. Красноярск. В 2-х ч. Ч. 1. Красноярск: СибГАУ им. акад. М.Ф. Решетнева, 2010. С. 126.

[18] Сапожников В.Б., Гришко Я.П., Корольков А.В., Большаков В.А., Новиков Ю.М., Константинов С.Б., Мартынов М.Б. Применение комбинированных пористо-сетчатых материалов в конструкции внутрибаковых устройств двигательных установок космических аппаратов, верхних ступеней ракет-носителей и разгонных блоков // Вестник СибГАУ им. акад. М.Ф. Решетнева, 2011. Вып. 3 (36). С. 122–126.

[19] Корольков А.В., Сапожников В.Б. Расчетно-теоретическая и экспериментальная оценка работоспособности комбинированных пористо-сетчатых материалов в качестве капиллярных заборных устройств топливных баков жидкостных ракетных двигательных установок // Тез. докл. 11-й Междунар. конф. «Авиация и космонавтика–2012». Москва, МАИ (НИУ), 13–15 ноября 2012 г. СПб.: Мастерская печати, 2012. 412 с. С. 220–221.

[20] Корольков А.В., Королькова Л.В., Сапожников В.Б., Маслов В.А. Оценка объема жидкости в телесных углах транспортных желобов топливного бака космического аппарата // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2018. Т. 22. № 2. С. 120–124.

DOI: 10.18698/2542-1468-2018-2-120-124

[21] Корольков А.В., Сапожников В.Б., Ефремов Н.В. Динамика жидкости в фазоразделительном устройстве в период опорожнения топливного бака космического аппарата // Обозрение прикладной и промышленной математики, 2018. Т. 25. Вып. 3. С. 255–258.

[22] Исследование динамики паровых пузырьков при кипении воды на тонких проволоках в условиях естественной конвекции / В.И. Субботин, С.П. Казановский, С.К. Коротаев, В.Е. Свириденко, Ю.Ф. Селиванов // Атомная энергия, 1970. Т. 28, Вып. 1. С. 9–13.

[23] Савичев В.В., Корольков А.В., Ветошкин А.М. О гидродинамике пузырькового кипения в невесомости // Тр. 2-й Рос. нац. конф. по теплообмену. В 8 т. Т. 4. Кипение, кризисы кипения, закризисный теплообмен. Испарение, конденсация. М.: МЭИ, 1998. С. 206–209.

[24] Корольков А.В., Коротаев С.К., Савичев В.В., Свириденко И.П. Исследование механизма отрыва паровой фазы при поверхностном кипении жидкости // Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2001. № 9. С. 90–95.

[25] Несис Е.И. Кипение жидкостей. М.: Наука, 1973. 280 с.

[26] Сапожников В.Б., Авраамов Н.И. Условия разрушения газовых полостей в жидкости при переходе от невесомости к кратковременному воздействию // Инженерный журнал: наука и инновации, 2017. Вып. 2 (62). С. 1.

[27] Сапожников В.Б., Корольков А.В. Математическое моделирование процессов кипения в невесомости // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии, 2015. Вып. 1 (16). С. 61–66.

Сведения об авторе

Корольков Анатолий Владимирович — д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры «Прикладная математика, информатика и вычислительная техника», МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), korolkov@mgul.ac.ru

Ефремов Николай Владимирович — канд. техн. наук, доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана (Мытищинский филиал), efremov@mgul.ac.ru

Сапожников Владимир Борисович — д-р техн. наук, генеральный директор ООО НТВЦ «ЭДУКОН», edukon@yandex.ru

Новиков Юрий Михайлович — канд. техн. наук, нач. отдела ЗАО «ЦВТМ» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, nolab@power.bmstu.ru

Большаков Владимир Андреевич — инженер ЗАО «ЦВТМ» при МГТУ им. Н.Э. Баумана, nolab@power.bmstu.ru

Александров Лев Григорьевич — начальник сектора ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина, npol@laspace.ru

Константинов Сергей Борисович — канд. техн. наук, ведущий конструктор ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина, npol@laspace.ru

Партола Игорь Станиславович — зам. начальника отдела ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», kerc@elnet.msk.ru

PARTICIPATION OF FACULTY OF ELECTRONICS AND SYSTEMS ENGINEERING IN SOLVING ENGINEERING AND SCIENTIFIC ISSUES OF COSMONAUTICS (TO THE 60th ANNIVERSARY OF THE FACULTY OF ELECTRONICS AND SYSTEMS ENGINEERING OF THE MOSCOW STATE FOREST UNIVERSITY)

A.V. Korol’kov¹, N.V. Efremov¹, V.B. Sapozhnikov², Yu.M. Novikov³, V.A. Bol’shakov³, L.G. Aleksandrov⁴, S.B. Konstantinov⁴, I.S. Partola⁵

¹BMSTU (Mytishchi branch), 1, 1st Institutskaya st., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russia

²EDUKON, 1/4, Pioneer st., 141090, Korolev, Moscow reg., Russia

³TSVTM at BMSTU, 5, 2nd Baumanskaya st., 105005, Moscow, Russia

⁴NPO them. S.A. Lavochkina, 24, Leningradskaya st., Khimki, 141400, Moscow reg., Russia

⁵State Research Center FSUE «Keldysh Center», 8, Onezhskaya st., 125438, Moscow, Russia

korolkov@mgul.ac.ru

Some results of joint activity of employees of FESE and employees from other organizations and enterprises in the field of the solution of engineering tasks and scientific issues of the space industry are presented from the moment of the faculty opening (1959) till present. The main results were received in the field of studying of features of behavior of liquid in the conditions close to zero gravity, in a research of residual accelerations onboard of spacecraft, in technical problems of supply of liquid fuel in the propulsion system, in studying of boiling in zero gravity.

Keywords: FEST, spacecraft operation modes, Salyut-7, Mir, space experiment

Suggested citation: Korol’kov A.V., Efremov N.V., Sapozhnikov V.B., Novikov Yu.M., Bol’shakov V.A., Aleksandrov L.G., Konstantinov S.B., Partola I.S. Uchastie FEST v reshenii inzhenernykh i nauchnykh zadach kosmonavtiki (k 60-letiyu fakul’teta elektroniki i sistemotekhniki Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa) [Participation of Faculty of Electronics and Systems Engineering in solving engineering and scientific issues of cosmonautics (to the 60th anniversary of the Faculty of Electronics and Systems Engineering of the Moscow State Forest University)]. Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2019, vol. 23, no. 4, pp. 14–22. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-14-22

References

[1] Grishin S.D., Dubovskoy V.B., Obydennikov S.S., Savichev V.V. Issledovanie malykh uskoreniy na bortu orbital’noy nauchnoy stantsii «Salyut-6» [Study of small accelerations onboard the Salyut-6 orbital scientific station] Tekhnologicheskie eksperimenty v nevesomosti [Technological experiments in zero gravity]. Ed. V.A. Briskman. Sverdlovsk: UC USSR Academy of Sciences, 1983, pp. 6–14.

[2] Avduevskiy V.S., Korol’kov A.V., Kuptsova V.S., Savichev V.V. Issledovanie teplovoy gravitatsionnoy konvektsii v peremennom pole vektora malykh uskoreniy [Study of thermal gravitational convection in a variable field of a vector of small accelerations]. PMTF, 1987, no. 1, pp. 54–59.

[3] Temam R. Uravneniya Nav’e-Stoksa. Teoriya i chislennyy analiz [Equations Navier-Stokes. Theory and numerical analysis]. Moscow: Mir, 1981, 408 p.

[4] Belyaev M.Yu., Zykov S.G., Ryabukha S.B., Sazonov V.V., Sarychev V.A., Stazhkov V.M. Matematicheskoe modelirovanie i izmerenie mikrouskoreniy na orbital’noy stantsii «Mir» [Mathematical modeling and measurement of micro-accelerations at the Mir orbital station] Izvestiya RAN. Mekhanika zhidkosti i gaza [Izvestia RAN. Fluid and gas mechanics], 1994, no. 5, pp. 5–14.

[5] Avduevskiy V.S., Likhoded A.I., Savichev V.V. Prostranstvennaya evolyutsiya vektora ostatochnykh uskoreniy na bortu kosmicheskikh apparatov [Spatial evolution of the vector of residual accelerations onboard spacecraft] Kosmicheskie issledovaniya [Space research], 1988, v. 26, no. 4, pp. 621–625.

[6] Vetoshkin A.M., Domashev V.F., Korol’kov A.V., Ryabukha S.B., Savichev V.V. Analiz malykh uskoreniy na bortu orbital’nykh nauchnykh stantsiy s tochki zreniya vozdeystviya na gidrodinamicheskie sistemy [Analysis of small accelerations onboard orbital research stations in terms of their impact on hydrodynamic systems] Kosmicheskie issledovaniya [Space Research], 1998, v. 36, no. 2, pp. 221–224.

[7] Savitchev V.V., Korolkov A.V., Vetoshkin A.M. Computer Simulation of Initial Phase of Immiscible Liquid System Thermocapillary Motion. Space Forum, 1999, v. 4, pp. 307–319.

[8] Vetoshkin A.M., Korol’kov A.V., Sapozhnikov V.B. Vzaimodeystvie sistemy zhidkost’ — gaz s fazorazdelitel’nymi setkami [Sapozhnikov Interaction of a liquid-gas system with phase separation grids] Obozrenie prikladnoy i promyshlennoy matematiki [Review of Applied and Industrial Mathematics], 2017, v. 24, no. 4, pp. 315–320.

[9] Sapozhnikov V.B., Korol’kov A.V. Otdelenie gaza ot zhidkosti v potoke gazozhidkostnoy smesi v usloviyakh nevesomosti s pomoshch’yu kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov [Separation of gas from liquid in a gas-liquid mixture flow in zero gravity using combined porous-mesh materials] Sovremennaya nauka: issledovaniya, idei, rezul’taty, tekhnologii [Modern Science: Research, Ideas, Results, Technology], 2014, no. 1 (14), pp. 60–65.

[10] Aleksandrov A.A., Khartov V.V., Novikov Yu.M., Krylov V.I., Yagodnikov D.A. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razrabotki kapillyarnykh toplivozabornykh ustroystv iz kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov dlya kosmicheskikh apparatov s dlitel’nym srokom aktivnogo sushchestvovaniya [The current state and prospects for the development of capillary fuel-intake devices from combined porous-mesh materials for spacecraft with a long active life period] Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Seriya «Mashinostroenie» [Vestnik of Moscow State Technical University. N.E. Bauman. Series «Engineering»], 2015, no. 6 (105), pp. 130–142.Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019, том 23, № 4 21

[11] Korol’kov A.V., Men’shikov V.A., Partola I.S., Sapozhnikov V.B. Razvitie idey professora V.M. Polyaeva po primeneniyu poristo-setchatykh materialov dlya vnutribakovykh ustroystv, obespechivayushchikh mnogokratnyy zapusk ZhRD kosmicheskikh apparatov i razgonnykh blokov v usloviyakh svobodnogo i vozmushchennogo orbital’nogo i suborbital’nogo poleta. [The development of ideas of Professor V.M. Polyaev on the use of porous-mesh materials for in-tank devices ensuring multiple launching of rocket engines of spacecraft and accelerating units in a free and disturbed orbital and suborbital flight] Trudy Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Raketno-kosmicheskie dvigatel’nye ustanovki», posvyashchennoy 80-letiyu so dnya rozhdeniya Zasluzhennykh deyateley nauki i tekhniki RF, laureatov Gosudarstvennoy premii SSSR, professorov V.M. Kudryavtseva i V.M. Polyaeva [The birthday of Honored Workers of Science and Technology of the Russian Federation, laureates of the USSR State Prize, professors V.M. Kudryavtseva and V.M. Polyayeva]. Moscow, BMSTU. October 18–19, 2018. Moscow: BMSTU, 2005, pp. 17–18.

[12] Sapozhnikov V.B., Korol’kov A.V., Avraamov N.I. Vliyanie vremeni vykhoda na rezhim marshevogo ZhRD na protsess oporozhneniya toplivnogo baka letatel’nogo apparata v usloviyakh svobodnogo orbital’nogo poleta [Influence of the time to enter the marching LRE mode on the process of emptying the fuel tank of an aircraft in a free orbital flight] Nauka i obrazovanie [Science and Education], 2015, no. 11, pp. 603–617.

[13] Korol’kov A.V., Partola I.S., Sapozhnikov V.B. Teoreticheskie osnovy razrabotki i eksperimental’noy otrabotki kapillyarnykh zabornykh ustroystv s minimal’nymi ostatkami topliva. Nauchno-tekhnicheskie razrabotki OKB-23 – KB «Salyut» [Theoretical basis for the development and experimental testing of capillary intake devices with minimal fuel residues. Scientific and technical development of OKB-23 – Salyut]. Moscow: Vozdushnyy transport [Air transport], 2006, pp. 313–320.

[14] Sapozhnikov V.B., Korol’kov A.V. Otdelenie gaza ot zhidkosti v potoke gazozhidkostnoy smesi v usloviyakh nevesomosti s pomoshch’yu kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov [Separation of gas from a liquid in a gas-liquid mixture flow in zero gravity using combined porous-mesh materials] Sovremennaya nauka: issledovaniya, idei, rezul’taty, tekhnologii [Modern Science: Research, Ideas, Results, Technology], 2014, no. 1 (14), pp. 60–65.

[15] Sapozhnikov V.B., Men’shikov V.A., Partola I.S., Korol’kov A.V. Razvitie idey professora V.M. Polyaeva po primeneniyu poristo-setchatykh materialov dlya vnutribakovykh ustroystv, obespechivayushchikh mnogokratnyy zapusk zhidkostnykh raketnykh dvigateley [The development of ideas of Professor V.M. Polyaev on the use of porous-mesh materials for in-tank devices that provide multiple launch of liquid-propellant rocket engines]. Vestnik MGTU im. N.E. Baumana. Seriya «Mashinostroenie» [Bulletin of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman. Series «Mashinostroenie»], 2006, no. 2 (63), pp. 78–83.

[16] Korol’kov A.V., Sapozhnikov V.B. Nekotorye zadachi prikladnoy promyshlennoy matematiki v inzhenernom obespechenii kosmicheskikh poletov [Some Problems of Applied Industrial Mathematics in the Engineering Support of Space Flight] Obozrenie prikladnoy i promyshlennoy matematiki [Review of Applied and Industrial Mathematics], 2016, v. 23, no. 4, pp. 363–366.

[17] Sapozhnikov V.B., Grishko Ya.P., Korol’kov A.V., Bol’shakov V.A., Novikov Yu.M., Konstantinov S.B., Martynov M.B. Primenenie kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov v konstruktsii vnutribakovykh ustroystv dvigatel’nykh ustanovok kosmicheskikh apparatov, verkhnikh stupeney raket-nositeley i razgonnykh blokov [The use of combined porous-mesh materials in the design of internal equipment for propulsion systems of spacecraft, upper stages of launch vehicles and booster blocks] Materialy XIV Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii, posvyashchennoy pamyati general’nogo konstruktora raketno-kosmicheskikh sistem akademika M.F. Reshetneva [Proceedings of the XIV International Scientific Conference dedicated to the memory of the general designer of space-rocket systems Academician M.F. Reshetneva], November 10–12, 2010, Krasnoyarsk. In 2 hours. Part 1. Krasnoyarsk: Siberian State Aerospace University, 2010, p. 126.

[18] Sapozhnikov V.B., Grishko Ya.P., Korol’kov A.V., Bol’shakov V.A., Novikov Yu.M., Konstantinov S.B., Martynov M.B. Primenenie kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov v konstruktsii vnutribakovykh ustroystv dvigatel’nykh ustanovok kosmicheskikh apparatov, verkhnikh stupeney raket-nositeley i razgonnykh blokov [The use of combined porous-mesh materials in the design of internal storage devices of the propulsion systems of spacecraft, upper stages of launch vehicles and upper stages] Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. M.F. Reshetneva [Bulletin of the Siberian State Aerospace University M.F. Reshetneva], 2011, v. 3 (36), pp. 122–126.

[19] Korol’kov A.V., Sapozhnikov V.B. Raschetno-teoreticheskaya i eksperimental’naya otsenka rabotosposobnosti kombinirovannykh poristo-setchatykh materialov v kachestve kapillyarnykh zabornykh ustroystv toplivnykh bakov zhidkostnykh raketnykh dvigatel’nykh ustanovok [Theoretical and experimental evaluation of the performance of combined porous-mesh materials as capillary intakes for fuel tanks of liquid-propellant rocket propulsion systems] Tezisy dokladov: 11-ya Mezhdunarodnaya konferentsiya «Aviatsiya i kosmonavtika–2012» [Abstracts: 11th International Conference «Aviation and Cosmonautics–2012»]. Moscow, MAI (NRU) November 13–15, 2012. Saint Petersburg: Masterskaya pechati [Workshop Press], 2012, 412 p, pp. 220–221.

[20] Korol’kov A.V., Korol’kova L.V., Sapozhnikov V.B., Maslov V.A. Otsenka ob’ema zhidkosti v telesnykh uglakh transportnykh zhelobov toplivnogo baka kosmicheskogo apparata [Estimation of the volume of fluid in the solid corners of the transport chutes of the fuel tank of a spacecraft] Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin, 2018, v. 22, no. 2, pp. 120–124.

DOI: 10.18698 / 2542-1468-2018-2-120-124

[21] Korol’kov A.V., Sapozhnikov V.B., Efremov N.V. Dinamika zhidkosti v fazorazdelitel’nom ustroystve v period oporozhneniya toplivnogo baka kosmicheskogo apparata [Fluid dynamics in a phase-separation device during the period of emptying the fuel tank of a spacecraft] Obozrenie prikladnoy i promyshlennoy matematiki [Review of Applied and Industrial Mathematics], 2018, t. 25, iss. 3, pp. 255–258.

[22] Subbotin V.I., Kazanovskiy S.P., Korotaev S.K., Sviridenko V.E., Selivanov Yu.F. Issledovanie dinamiki parovykh puzyr’kov pri kipenii vody na tonkikh provolokakh v usloviyakh estestvennoy konvektsii [Investigation of the dynamics of vapor bubbles in boiling water on thin wires under conditions of natural convection] Atomnaya energiya [Atomic Energy], 1970, no. 28, v. 1, pp. 9–13.

[23] Savichev V.V., Korol’kov A.V., Vetoshkin A.M. O gidrodinamike puzyr’kovogo kipeniya v nevesomosti [On hydrodynamics of bubble boiling in zero gravity] Tr. Vtoraya Rossiyskaya natsional’naya konferentsiya po teploobmenu, v 8 t. T. 4. Kipenie, krizisy kipeniya, zakrizisnyy teploobmen. Isparenie, kondensatsiya [Second Russian National Heat Transfer Conference. In 8 v., v. 4. Boiling, boiling crises, supercritical heat exchange. Evaporation, condensation]. Moscow: MEI, 1998, pp. 206–209.22 Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019, том 23, № 4

[24] Korol’kov A.V., Korotaev S.K., Savichev V.V., Sviridenko I.P. Issledovanie mekhanizma otryva parovoy fazy pri poverkhnostnom kipenii zhidkosti [Investigation of the vapor phase separation mechanism during surface boiling of a liquid] Poverkhnost’, rentgenovskie, sinkhrotronnye i neytronnye issledovaniya [Surface, X-ray, synchrotron and neutron studies], 2001, no. 9, pp. 90–95.

[25] Nesis E.I. Kipenie zhidkostey [Boiling liquids]. Moscow: Nauka [Science], 1973, 280 p.

[26] Sapozhnikov V.B., Avraamov N.I. Usloviya razrusheniya gazovykh polostey v zhidkosti pri perekhode ot nevesomosti k kratkovremennomu vozdeystviyu [Conditions for the destruction of gas cavities in a liquid during the transition from weightlessness to short-term effects] Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii [Engineering magazine: science and innovations], 2017, no. 2 (62), p. 1.

[27] Sapozhnikov V.B., Korol’kov A.V. Matematicheskoe modelirovanie protsessov kipeniya v nevesomosti [Mathematical modeling of boiling processes in zero gravity] Sovremennaya nauka: issledovaniya, idei, rezul’taty, tekhnologii [Modern science: research, ideas, results, technologies], 2015, no. 1 (16), pp. 61–66.

Authors’ information

Korol’kov Anatoliy Vladimirovich — Dr. Sci. (Phys.-Mat.), Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), korolkov@mgul.ac.ru

Efremov Nikolay Vladimirovich — Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the BMSTU (Mytishchi branch), efremov@mgul.ac.ru

Sapozhnikov Vladimir Borisovich — Dr. Sci. (Tech.), General Director of LLC NTVTS «EDUCON», edukon@yandex.ru

Novikov Yuriy Mikhaylovich — BMSTU, Head of Department CJSC TSVTM at BMSTU,

nolab@power.bmstu.ru

Bol’shakov Vladimir Andreevich — Engineer CJSC TSVTM at BMSTU, nolab@power.bmstu.ru

Aleksandrov Lev Grigor’evich — Head of the Sector of FSUE NPO S.A. Lavochkina, npol@laspace.ru

Konstantinov Sergey Borisovich — Cand. Sci. (Tech.), Leading Designer FSUE NPO them. S.A. Lavochkina, npol@laspace.ru

Partola Igor’ Stanislavovich — Deputy Head of the Department of the State Research Center FSUE «Center of Keldysh», kerc@elnet.msk.ru

3

ПРОБЛЕМА МИКРОДИНАМИЧЕСКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

23–31

УДК 629.76/.78-027.31

DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-23-31

С.Н. Саяпин^{1, 2}

¹ФГБУН Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 101000, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4

²МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, стр. 1

S.Sayapin@rambler.ru

Рассмотрены причины возникновения проблемы микродинамической чувствительности прецизионных крупногабаритных космических конструкций из высокомодульных волокнистых полимерных композиционных материалов, связанной со скачкообразным увеличением модуля упругости материала при преодолении пороговых значений малых напряжений. Представлены экспериментальные данные испытаний на сжатие трубчатых образцов-свидетелей с площадью поперечного сечения 4,52×10–4м2, изготовленных из углепластика КМУ-4Л, на которых установлено скачкообразное увеличение модуля после прохождения пороговых значений малых напряжений. При этом средние значения модулей упругости на первом (от 0 до 5 кН) и последующих участках нагружения составили 7,375 ГПа и 158 ГПа соответственно. Показано, что при наземной отработке прецизионных крупногабаритных космических конструкций вследствие погрешности применяемых систем обезвешивания остаточные нагрузки на их элементы превышают значения указанных малых нагружений. В результате при малых нагружениях, возникающих в условиях орбитального полета, расчетные значения модуля упругости прецизионных крупногабаритных космических конструкций из высокомодульных волокнистых полимерных композиционных материалов могут оказаться выше реальных более чем в 20 раз и, соответственно, реальные упругие деформации конструкций могут быть существенно выше расчетных и превышать допустимые значения. Таким образом, при использовании высокомодульных волокнистых полимерных композиционных материалов в прецизионных крупногабаритных космических конструкциях, например, высокоточных параболических зеркалах из углепластика диаметром 10 м и более с точностью рабочей поверхности не уже 10 мкм, необходимо учитывать их микродинамическую чувствительность к внешним и внутренним микродинамическим воздействиям в условиях полета. Показаны возможные пути решения проблемы.

Ключевые слова: микродинамическая чувствительность, прецизионные КГКК из высокомодульных ВПКМ, системы обезвешивания

Ссылка для цитирования: Саяпин С.Н. Проблема микродинамической чувствительности прецизионных крупногабаритных космических конструкций из высокомодульных волокнистых полимерных композиционных материалов // Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019. Т. 23. № 4. С. 23–31. DOI: 10.18698/2542-1468-2019-4-23-31

Список литературы

[1] Михайлин Ю.А. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике. СПб.: Научные основы и технологии, 2013. 720 с.

[2] Саяпин С.Н., Артеменко Ю.Н., Мышонкова Н.В. Проблемы прецизионности криогенного космического телескопа обсерватории «МИЛЛИМЕТРОН» // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2014. № 2 (53). С. 50–76.

[3] Саяпин С.Н. Анализ и синтез раскрываемых на орбите прецизионных крупногабаритных механизмов и конструкций космических радиотелескопов лепесткового типа: Дис. … д-ра техн. наук. М.: ИМАШ РАН, 2003. 446 с.

[4] Саяпин С.Н. Проблема гравитационной чувствительности крупногабаритных прецизионных космических конструкций из высокомодульных ВПКМ // Труды III Межд. конф. «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций», Москва, Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 23–25 октября 2018 г. М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2018. С. 116–118.

[5] Кардашев Н.С., Хартов В.В., Абрамов В.В. «Радиоастрон» — телескоп размером 300 000 км. Основные параметры и первые результаты наблюдений // Астрономический журнал, 2011. Т. 90. № 3. С. 179–222.

[6] Андреянов В.В., Кардашев Н.С., Хартов В.В. Наземно-космический радиоинтерферометр «Радиоастрон» // Космические исследования, 2014. Т. 52. № 5. С. 353–359.

[7] Саяпин С.Н., Шкапов П.М., Кокушкин В.В. Применение эффекта Баушингера при длительном хранении полимерных композиционных конструкций в напряженном состоянии // Проблемы машиностроения и автоматизации, 2017. № 2. С. 63–72.

[8] Саяпин С.Н., Евтов В.Д., Битушан Е.И. Способ изготовления полых изделий из композиционных материалов. Авторское св-во СССР №1666336. МКИ B29C 53/56, B29L 22/00. / Заявлено 27.07.88 г. Опубликовано 30.07.91 г., Бюл. № 28.

[9] Stewart D. A platform with six degrees of freedom // Proc. Inst. Eng. 1965-66, v. 180, no. 15, pt. 1, pp. 371–386.

[10] Гуняев Г.М., Сорина Т.Г., Хорошилова И.П., Румянцев А.Ф. Конструкционные эпоксидные углепластики // Авиационная промышленность, 1984. № 12. С. 1–16.

[11] ГОСТ 28006–88. Лента углеродная конструкционная. Технические условия. Введ. 1990-01-01. М.: Государственный комитет СССР по стандартам: Изд-во стандартов, 1989. 14 с.

[12] Языева С.Б., Андреев В.И., Блягоз А.М. Эффект «ямы» коэффициента линейного температурного расширения армированных стеклопластиков // Новые технологии, 2012. № 3. С. 153–156.

[13] Гайдукова А.О., Белянин Н.А. Обзор систем обезвешивания // Решетневские чтения, 2016. Т. 1. № 20. С. 93–95.

[14] Рябуха С.Б., Киселев С.В. Исследование вибрационных возмущений на борту орбитального комплекса «Мир» // VII Российский симпозиум. Механика невесомости. Итоги и перспективы фундаментальных исследований гравитационно-чувствительных систем. Москва, ИПМех им. А.Ю. Ишлинского РАН, 11–14 апреля 2000 г. М.: ИПМех им. А.Ю. Ишлинского РАН, 2000. С. 102–104.

[15] Моишеев А.А. Методология обеспечения прецизионности конструкции летательных аппаратов // Сб. тез. докл. XXV академических чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства, Москва, 24–26 января 2001 г. М.: Война и мир, 2001. С. 56–57.

[16] Саяпин С.Н., Синев А.В., Трубников А.Г. Способ подавления помех от колебаний упругой конструкции космической трансформируемой антенны в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления: Патент РФ №2161109, B64G1/00, 1/22, 3/00 / заявитель ФГБУН «ИМАШ РАН». Опубл. 27.12.2000 г. Бюл. № 36.

[17] Саяпин С.Н. Перспективы и возможное применение пространственных механизмов параллельной структуры в космической технике // Проблемы машиностроения и надежности машин, 2001. № 1. С. 17–26.30 Лесной вестник / Forestry Bulletin, 2019, том 23, № 4

[18] Саяпин С.Н., Кокушкин В.В. Способ подавления помех от колебаний упругой конструкции космической трансформируемой антенны в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления: Патент РФ №2323136, B64G1/00, 1/22, 3/00 / заявитель ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева. Опубл. 27.04.2008 г. Бюл. № 12.

[19] Preumont A. Vibration Control of Active Structures: An Introduction. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011, 432 p.

[20] Sayapin S.N., Artemenko Yu.N. Intelligence System for Active Vibration Isolation and Pointing of Ultrahigh-Precision Large Space Structures in Real Time // Smart Electromechanical Systems: The Central Nervous System. Series «Studies in Systems, Decision and Control», 2016, v. 49, Chapter 10, Part II «Synthesis of Automatic Control Systems»/ Ed. A.E. Gorodetskiy. Springer, Cham, Switzerland, 277 p., pp. 103–115.

[21] Саяпин С.Н. Новые механизмы космической робототехники // Новые механизмы в современной робототехнике / под ред. В.А. Глазунова. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2018. С. 207–231.

[22] Bronowicki A.-J. Vibration Isolator for Large Space Telescopes // J. of Spacecraft and Rockets, 2006, v. 43, no. 1, pр. 45–53.

[23] Sayapin S.N. Active vibration isolation and pointing system for high-precision large deployable space antennas (HLDSA) // Abstracts of Second European Conference on Structural Control. ENPC, Champs-sur-Marne, France, July 3–6, 2000, p. 231.

Сведения об авторе

Саяпин Сергей Николаевич — д-р техн. наук, профессор кафедры «Теоретическая механика» МГТУ им. Н.Э. Баумана, гл. науч. сотр. ФГБУН «ИМАШ РАН», S.Sayapin@rambler.ru

MICRODYNAMICAL SENSITIVITY OF PRECISION LARGE-SIZE SPACE STRUCTURES FROM HIGH-MODULUS FIBROUS POLYMERCOMPOSITE MATERIALS

S.N. Sayapin ^{1, 2}

¹The Blagonravov Mechanical Engineering Research Institute of RAS, 4, Maly Khariton’evskiy per., 101000, Moscow, Russia

²BMSTU, 1, 2nd Baumanskaya st., 105005, Moscow, Russia

S.Sayapin@rambler.ru

The causes of micro