Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение

Описана конструкция витаминной оранжереи для космического эксперимента «Витацикл-Т» на российском сегменте Международной космической станции. Опытный образец научной аппаратуры «Витацикл-Т» успешно прошел автономные испытания в Институте медико-биологических проблем Российской академии наук в 2024 г. Суммарная освещаемая светодиодами площадь посевов в вегетационном модуле составляет 0,4 м², а его объём – 0,09 м³. Энергопотребление установки составляет около 870 Вт. Средние ежесуточные урожаи листовой капусты в космической оранжерее составили 84 г, а трудозатраты по обслуживанию космического эксперимента при наземных испытаниях не превышали 5,5 мин в сутки. Витаминная космическая оранжерея сможет удовлетворять потребности одного космонавта в витаминах А и С. Результаты испытаний позволяют считать витаминную оранжерею «Витацикл-Т» перспективным элементом для будущих биолого-технических систем жизнеобеспечения космических экипажей.

Проведены исследования влияния на линейное разрешение на местности космических аппаратов оптико-электронного наблюдения поверхности Земли следующих неопределённых факторов эксплуатации: отклонения от надира оптической оси аппаратуры наблюдения космического аппарата, длины волны в панхроматическом спектре и нормированной пространственной частоты оптических систем. Показано, что все эти факторы существенно влияют на показатель линейного разрешения на местности. Предложена методика проектной оценки линейного разрешения на местности с учётом неопределённых факторов эксплуатации, с помощью которой можно определять вероятностные показатели линейного разрешения на местности, а именно, вероятность получения линейного разрешения на местности не менее заданного значения, и значение линейного разрешения на местности с заданной вероятностной гарантией. Показано, что вид законов распределения входных величин существенно влияет на результирующие законы линейного разрешения на местности космического аппарата, полученные по расчётной зависимости. В области малых вероятностей худшие значения линейного разрешения на местности получаются при нормальных законах входных величин, а в области средних и больших вероятностей худшие значения – при равномерных распределениях. Показано, что значения линейного разрешения на местности у космических аппаратов с линзовой оптической системой лучше, чем с зеркальной оптической системой при прочих равных условиях. Для реальных оптических систем существуют ограничения по диапазону рабочих пространственных частот, пропускаемых оптической системой, которые приводят к тому, что линейное разрешение на местности не может быть лучше, чем пиксельное разрешение.

Предложена концепция проектного облика экспериментального демонстрационного образца трёхслойной конструкции корпуса ракеты-носителя, основанная на замене алюминиевого сотового заполнителя на энергетический материал, в частности, на основе смесевых твёрдых ракетных топлив. При сжигании энергетического материала в условиях вакуума в материале экспериментального демонстрационного образца происходит пиролиз, в том числе термическая деструкция материала образца. Критерием эффективности процесса тепло- и массообмена при сжигании энергетического материала внутри экспериментального демонстрационного образца и, соответственно, проектного облика этого образца, принята температура обшивки. После завершения процесса термической деструкции в процессе пиролиза экспериментального демонстрационного образца, в соответствии с предложенной концепцией создания экспериментального демонстрационного образца, осуществляется аэродинамическое нагружение для оценки степени диспергации экспериментального демонстрационного образца. Проведённые численные эксперименты показали принципиальную возможность существенного влияния проектного облика экспериментального демонстрационного образца на температуру обшивки и, соответственно, увеличение степени термической деструкции материала обшивки и возможности диспергации экспериментального демонстрационного образца при аэродинамическом воздействии. Проведены сравнения с результатами физического моделирования сжигания экспериментального демонстрационного образца с конкретными энергетическими материалами, которые показали близость к численным экспериментам.

Представлен алгоритм оптимизации целевой работы космического аппарата за счёт включения в алгоритм планирования требований по разграничению потребителей, облачности и динамики изменения приоритетности районов съёмки. Также в статье представлены результаты статистического имитационного моделирования разработанного алгоритма и отмечены ключевые выводы, необходимые для организации работы по развитию коммерческого направления дистанционного зондирования Земли из космоса, а также разработки космических аппаратов на основе группировок малых космических аппаратов.

Рассматривается один из способов повышения точности технологического оборудования, а также повышения его устойчивости к внешним вибрациям – применение «интеллектуальных» материалов, среди которых перспективно использование диэлектрических эластомеров благодаря их низкому модулю упругости, виброизоляционным свойствам, высокому быстродействию, широкому диапазону деформации под действием электрического поля. Выявлены ключевые параметры, влияющие на создаваемые актуаторами на основе диэлектрических эластомеров перемещения, среди которых технология изготовления и состав диэлектрических эластомеров и актуаторов на их основе и геометрические параметры образцов. Изготовлены образцы актуаторов с разной толщиной активного слоя и экспериментально установлено влияние этого геометрического параметра на создаваемые перемещения. 

Проведён анализ существующих математических моделей, позволяющих выполнять термогазодинамические расчёты газотурбинных двигателей различных термогазодинамических циклов. Было выявлено, что в большинстве моделей отсутствует возможность расчёта при использовании твёрдооксидных топливных элементов или где в качестве топлива используется метан с последующим получением водорода в результате пароводяной конверсии. В настоящей работе разработана математическая модель твёрдооксидного топливного элемента, учитывающая внутренние электрохимические реакции с последующим определением основных электрохимических параметров с применением в качестве топлива водорода. На основе разработанной математической модели проведены расчётные исследования и представлены результаты оценки адекватности модели, которые демонстрируют высокую корреляцию с экспериментальными данными. Разработанная математическая модель реализована в виде модуля в программном комплексе DVIGwT. Программная реализация модели позволит выполнять термогазодинмические расчёты перспективных схем газотурбинных двигателей, включающих твёрдооксидные топливные элементы.

Одной из актуальных задач при установлении пределов выносливости сталей является сокращение времени проведения эксперимента. Основная цель данной работы – сравнение нескольких ускоренных методов определения предела выносливости: метода Локати, метода измерения электросопротивления и расчётного метода с учётом микроструктуры стали. Испытания проводили на стали 09Г2С в состоянии поставки, имеющей феррито-перлитную структуру. В результате сравнения установлено, что метод Локати и метод определения предела выносливости для низкоуглеродистых и низколегированных сталей дают практически идентичные результаты. Метод измерения электросопротивления даёт интервал, в котором находится искомый предел выносливости. Показано, что первый резкий скачок изменения удельного электросопротивления образца может говорить о начале стадии циклической микротекучести или начале необратимого разупрочнения стали. Кроме того, метод измерения электросопротивления может быть полезен в сочетании с методом Локати, когда отсутствуют данные о наклоне левой ветви кривой усталости. Тогда, используя этот метод, можно определить интервал, в котором требуется испытать три образца для построения этой ветви.

Разработан экспериментальный способ, который позволяет получить кинематические параметры частицы, движущейся в воздушном потоке, соударяющейся при этом с поверхностью аэродрома. Описана экспериментальная установка и методика проведения эксперимента, приведены основные результаты в виде плотности и функции распределения углов падения и отражения для случая соударения частиц гранита с фрагментом аэродромной плиты. Полученные статистические характеристики являются исходными данными для моделирования процесса попадания посторонних предметов на вход в силовую установку.