Реферати українською » Авиация и космонавтика » Характеристика аспектів експлуатації космічних систем


Реферат Характеристика аспектів експлуатації космічних систем

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Характеристика аспектів експлуатації космічних систем


Використання космічних систем з їхньої прямому призначенню неможливо поза систем їх оточуючих, т. е. окремо від їх взаємодії коїться з іншими системами космічного апарату (КА). Понад те, за низкою причин, використання як космічної рухової установки (>КДУ), який би вид рушія вона використовувала, і енергетичної системи КА, заснованої будь-якою принципі, який завжди може бути без використання систем обробки інформації та вироблення команд розміщених Землі та що у складі ракетно-космічних комплексів (РК) чи ракетно-космічних льотних комплексів або ще інакше просто льотних комплексів (>ЛК). До аналізу взаємодії всіх таких систем ми повернемося нижче, і тепер розглянемо деякі визначення, що задля її подальшого розгляду.

Космічний апарат (КА) загальна назва різних технічних пристроїв, виділені на виконання цільових завдань у космосі. Засобом досягнення необхідної швидкості реалізації космічного польоту КА є ракета-носій. КА діляться на дві основні групи: навколоземні орбітальні КА, рухомі погеоцентрическим орбітам, виходячи межі сфери дії гравітаційного поля Землі, це т. зв. штучні супутники Землі (ШСЗ), і міжпланетні КА.

У цьому розрізняють автоматичні КА (ШСЗ, штучні супутники Місяця —ИСЛ, Марса — ІСМ, Венери —ИСВ, Сонця —ИСС тощо. п., автоматичні міжпланетні КА) і пілотовані космічнікорабли-спутники, населені орбітальні станції, міжпланетні космічні кораблі. Для доставки вантажів на пілотовані КА служать автоматичні транспортні КА. Замість терміна «космічний апарат» іноді вживають термін «космічний літальний апарат».

У узагальненому вигляді, траєкторія польоту КА можна розділити ми такі ділянки:

ділянку виведення — де КА повідомляється необхідна космічна швидкість заданому напрямі;

орбітальний ділянку, у якому рух КА точиться переважно за інерцією, за законами небесної механіки;

ділянку посадки.

Нерідко, до виконання необхідних еволюцій, КА забезпечуються ракетними двигунами, що дозволяє на орбітальному ділянці змінювати (коригувати) траєкторію руху очей чи гальмувати КА під час посадки. Для сучасних КА, використовують хімічні РД, довжина ділянок польоту з які працюють двигунами (виведення, корекція, гальмування) значно менше, ніж повна довжина орбіт.

Особливість більшості КА - це спроможність до тривалого самостійного функціонування у умовах космічного простору. Багато в чому (закони руху, теплової режим та інших.) такі КА подібні самостійним небесним тілах, у яких створено необхідні умови до роботи апаратури і існування людей. Серед систем КА основними вважатимуться:

регулювання теплового режиму,

>движительная,

енергоживлення бортовий апаратури,

управління рухом раптом у польоті,

радіозв'язку із Землею та інших.

У КА з екіпажем в герметичного кабіні забезпечуються необхідні умови не для життя й досвід роботи людини — здійснюється регенерація атмосфери з регулюванням її температури і вологості, постачання води і поживою. Рішення проблем життєзабезпечення екіпажу особливо складно для населених орбітальних станцій та міжпланетних кораблів.

Багато КА мають системи для орієнтації у просторі. Орієнтація КА зазвичай виконується із метою (наукові спостереження об'єкта, радіозв'язок, оптимальне висвітлення сонячних батарей та інших.). Залежно від завдання похибка орієнтації їх може становити від 10…15° за кілька кутових секунд. Зміна траєкторії (її корекція, маневрування КА, гальмування перед спуском на Землю чи іншу планету тощо. п.) необхідне реалізації кожній досить складної схеми космічного польоту.

Тому всі пілотовані КА більшість автоматичних КА обладнані системою управління рухом і бортовими РД. Специфічною завданням є підтримання на борту КА необхідної температури. На відміну від наземних умов, осіб у космічному просторі теплообмін між птд. тілами відбувається лише випромінюванням.

На КА впливають зовнішні теплові потоки — випромінювання Сонця, Землі чи ін. близькій планети, зазвичай перемінні (захід КА у тінь Землі, політ в різнихудалениях від поверхні Сонця). Натомість, КА випромінює в навколишнє простір в одиницю часу певне у теплоти (залежить від поглинання зовнішніх теплових потоків і внутрішньоготепловиделения). КА зазвичай мають т. зв. радіаційні поверхню (це частину його оболонки чи окремийрадиатор-излучатель), яка рахунок спеціальної обробки має великимсобств. випромінюванням теплоти при малому поглинанні його ззовні. Змінюючитеплоподвод до радіаційної поверхні і є їїсобств. випромінювання (напр., з допомогою спеціальних жалюзі), регулюють теплової баланс КА, т. е. його температуру. Для теплових процесів на борту КА характерно відсутністьконвективного теплообміну у зв'язку з станом невагомості раптом у польоті; тому одне з функцій системи терморегулювання — організація внутрішнього теплового режиму.

Проблема енергоживлення бортовий апаратури КА вирішується у кількох напрямах:

використання сонячного випромінювання, преутвореного в електроенергію з допомогою сонячних батарей (РБ) цей спосіб енергоживлення, найширше застосовуваний на сучасних КА, забезпечує тривалість роботи апаратури за кілька років;

установка джерел струму із високименергоотдачей на одиницю маси — паливних елементів, які б виробляли електроенергію внаслідок електрохімічних процесів між двома робітниками речовинами, наприклад киснем і воднем (отримана у своїй вода можна використовувати в системах життєзабезпечення пілотованих КА);

застосування бортових ядерних енергетичних установок з реакторами і ізотопними генераторами.

хімічні джерела струму (акумулятори) застосовуються лише з КА малим часом роботи апаратури (до 1…3 тижнів) чи ролі буферних батарей в системах енергоживлення (наприклад, разом із РБ).

Політ автоматичних і пілотованих КА вимагає радіозв'язку із Землею, передачі на Землю телеметричним і телевізійної (ТБ) інформації, прийомурадиокоманд, періодичних вимірів траєкторії руху КА, телефонного зв'язку з космонавтами. Ці функції виконують бортові радіосистеми і наземні командно-вимірювальні пункти.

Одною з найбільш складних проблем космічних польотів — спуск КА на поверхні Землі та інших небесних тіл, коли космічна швидкість КА має бути зменшена нанівець в останній момент посадки. Можливі два способу гальмування КА: з допомогою гальмуватиме реактивної сили; з допомогою аеродинамічних сил, які виникають за русі апарату у атмосфері. Задля реалізації першого способу КА (або його частину – т. зв. спускний апарат) може бутиснабжен гальмівний рухової установкою (>ТДУ) з великим запасом палива; тому спуск з ракетним гальмуванням застосовується під садіння на небесні тіла, позбавлені атмосфери, наприклад на Місяць. Узвіз з аеродинамічним гальмуванням вигідніший (не вимагаєТДУ з великим запасом палива) і є основним під час здійснення посадки КА на Землю.

При спуску по балістичної траєкторії перевантаження досягають 8…10; спуск по планувальної траєкторії, коли на спускний апарат, крім сили опору, діє іподъемная сила, дозволяє зменшити ці перевантаження в 1,5…2 разу. На ділянці спуску на своєму шляху у атмосфері має місце інтенсивний аеродинамічний нагрівання спускного апарата. І він постачаєтьсятеплозащитним покриттям, створюваним з урахуванням керамічних чи органічних матеріалів, які мають високоїтермостойкостью, малоїтеплопроводностью. Наприкінці траєкторії спуску на висотах на кілька км швидкість руху знижується до 150…250 м/с. Подальше зниження швидкості перед приземленням здійснюється звичайно з допомогою парашутною системи.

На сучасних КК застосовувалися системи м'яку посадку (включенняТДУ безпосередньо перед контактом з землею), дозволяють зменшити швидкість приземлення за кілька м/с.

Конструкція КА відрізняється поруч особливостей, пов'язаних із специфічними чинниками космічного простору: глибоким вакуумом, наявністю метеорних частинок, інтенсивної радіації, невагомості. У вакуумі змінюється характер процесів тертя, виникає явище т. зв. холодної зварювання, що потребує добору відповідних матеріалів для механізмів, герметизації птд. вузлів та інших.

Вплив найбільш дрібних метеорних частинок лежить на поверхні КА якщо польоті викликає зміна оптичних характеристик ілюмінаторів, деяких приладів, радіаційних поверхонь і РБ, що потребує застосування спеціальних покриттів, особливої обробки поверхні і є ін. Можливість метеорного пробою оболонокгермоотсеков сучасних КА невелика, а великих КК і орбітальних станцій, які роблять тривалий політ, повинна передбачатисяпротивометеорная захист. Космічна радіація (потоки заряджених частинок в радіаційних поясах Землі та при сонячних спалахи) впливає РБ, деталі із органічних сполук та інших. елементи КА, у деяких випадках ними завдають захисні покриття.

Особливі заходи вживаються за захистом космонавтів від сплесків космічної радіації. Висока надійність істотна всім видів КА, особливо в наявності екіпажу. Вона забезпечується комплексом заходів всіх етапах створення і підготовки дополету КА, зокрема підвищеннянадежности його елементів, апаратури і устаткування, суворий технологічний контроль усім стадіях виготовлення, ретельну відпрацювання систем і агрегатів з імітацією умов космічного польоту, проведення комплекснихпредполетних випробувань, і ін. На підвищеннянадежности на КА застосовують дублювання,троирование, резервування готельних агрегатів і приладів, і навіть автоматичні схеми розпізнавання відмов приладів чи його елементів та його заміни.

Зрозуміло, що різні завдання виконуються різними апаратами, т. е. космічні апарати переважно спеціалізовані. Досить вузька спеціалізація космічних апаратів, як і технічних систем будь-якого призначення, є наслідком нашого бажання домогтися максимально високої їхньої ефективності у виконанні поставленої мети.

Це своє чергу, накладає відбиток на структуру КА, характеристики складових його систем і навіть у траєкторії руху апаратів осіб у космічному просторі. Відмінності простежуються тактиці використання, як апаратів загалом, продовжує їх окремих блоків чи систем. Це вимагає наявність кожному КА систем управляючих його роботою та польотом.

Системи управління КА, зрозуміло, також спеціалізовані, хоча загальне них також є. Ці системи мають більшої або меншої ступенем автономності, т. е. можливості розв'язувати проблеми самостійно, до втручання державних з Землі.

>Автономность цих систем практично не буває повної, тому будь-який КА повинен мати розвинену ще й багатоканальну систему обміну з іншими складовими частинами ракетно-космічного комплексу які перебувають Землі. Причому передача інформації передбачається двобічна. З Землі передаються необхідні команди управління, а назад – інформація про їхнє виконанні.

Космічний комплекс — сукупність функціонально взаємозалежних КА і наземних технічних засобів, виділені на самостійного вирішення завдань у космосі і з космосу або заради забезпечення завдань у складі космічної системи; включаєракету-носитель, КА, технічний комплекс, стартовий комплекс, кошти вимірювального комплексу космодрому і наземний комплекс управління КА.

Космічний корабель (КК) — пілотований космічний апарат. Особливість пілотованих КК - наявність герметичного кабіни і системи життєзабезпечення для космонавтів. КК для польоту погеоцентрическим орбітам називаютькораблями-спутниками, а польоту до ін. небесним тілах — міжпланетними (експедиційними) КК. Створено й експлуатуються транспортні КК багаторазового спрямування доставки покупців, безліч вантажів з Землі на низьку геоцентричну орбіту й назад, наприклад, для через відкликання довгочасної орбітальної станцією, обслуговування ШСЗ, проведення космосі монтажних робіт. Транспортування покупців, безліч вантажів з низькоюгеоцентрической орбіти більш високу орбіту, до стаціонарної, і навпаки передбачається з допомогоюмежорбитальних буксирів

Космічний літальний апарат — термін, використовуваний іноді замість терміна космічний апарат.

Для конкретизації предмета обговорення з'ясуємо сенс терміна «експлуатація». Цей термін походить від французького «>exploitation», що таке використання, вилучення вигоди. Не чіпаючи соціальні аспекти цієї терміна, можливо (як зазвичай це робиться у технічних енциклопедіях) трактувати цей термін як використання яких або цілей природних багатств, будинків, коштів транспорту, машин, приладів та т. п. стосовно техніці, термін експлуатація слід тлумачити, як використання деякого технічного комплексу задля досягнення поставленої мети, т. е. деякого позитивного результату. Таке трактування застосовна до будь-якої технічної системі. Особливістю ракетно-космічних систем у плані буде лише відмінність у середовищі, де реалізується поставлена завдання.

Завдання, що їх космічними апаратами, реалізуються переважно у космічному просторі, а також у атмосферах або лежить на поверхні різних космічних об'єктів, точніше небесних тіл як-от: планети, їх супутники, комети тощо. п.

Космічний тіло – це об'єкт, що у космічному просторі. До природним космічним об'єктах (КЗ) ставляться зірки, планети, астероїди, комети тощо. буд.; до штучним космічним об'єктах — космічні апарати, останні щаблі ракет-носіїв та його частини. У міжнародному космічному праві термін - «космічний об'єкт» використовується лише позначення об'єктів мистецтв, походження. Природні КЗ осіб у космічному праві називаються небесними тілами.

Для успішного використання літальних апаратів потрібне неабияке кількість агрегатів, машин, споруд, систем, комунікацій, які забезпечують застосування літальних апаратів за призначенням, контроль їх технічного стану, управління польотом, технічне обслуговування, діагностику й усунення несправностей.

Певна частина літальних апаратів, і навіть агрегати, машини, споруди, системи, комунікації, створювані їхнього експлуатації, утворюють досить складний і дорогий літальний комплекс (>ЛК).

СукупністьЛК, експлуатованих колективами людей, становить складну, велику організаційну систему. Тому удосконалення системи керування такий системою пов'язані з роботою великого добре підготовленого колективу фахівців і вимагає величезних коштів.

Розвиток обчислювальної техніки, її елементної бази й математичного забезпечення, засобів і систем збору, передачі й обробки інформації є одним із важливих негараздів у галузі природних і технічних наук. Вирішення проблеми забезпечує впровадження ефективних системам управління.

Розробка й створення АСУ експлуатацієюЛК — важливанароднохозяйственная проблема. Для її вирішення необхідно, насамперед, розвиток теорії експлуатаціїЛК, з урахуванням якої з використанням спільної теорії систем і системного аналізу може бути формалізовані експлуатаційні процеси, проведено моделювання і аналіз основних властивостей, та був і синтез оптимальної системи експлуатаціїЛК.

Отримані у такий спосіб результати можна покласти основою спеціального математичного забезпечення АСУ машинними алгоритмами підготовки програм експлуатаціїЛК, розробки варіантів управляючих впливів чи рішень, які забезпечують ефективне функціонуванняЛК. У зв'язку з створенням у останні десятиліття великої кількості складних систем спостерігається швидке розвиток теорії їх експлуатації, зокрема і теорії експлуатаціїЛК, про що свідчить поява низки робіт, у яких розкриваються різні аспекти цієї багатогранної області знань.

Далі розглядаються питання теорії управління експлуатацієюЛК переважно стосовнобеспилотним керованим літальним апаратам, проте значної частини запропонованих постановок завдань і методів їх вирішень носить загальний характері і можна використовувати під час аналізу і синтезі широкого класу складних технічних і організаційних систем. Передбачається, що читач знайомий з основами теорії ймовірностей, математичної статистики, з методами аналізу

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація