РОЗРОБКА НАУКОВО-ТЕХНІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МОДЕРНІЗАЦІЇ АЕРОДИНАМІЧНОЇ СИСТЕМИ ВІДВЕДЕННЯ ДЛЯ ВИКОРИСТАННЯ НА ВЕРХНЬОМУ СТУПЕНІ РАКЕТИ-НОСІЯ «ЦИКЛОН-1М»
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine18.06.060Ключові слова:
верхній ступінь ракети-носія, аеродинамічна система відведення з орбіти, проєктні параметриАнотація
Вступ. Зростання інтересу до освоєння космічного простору та нові технології супутникової навігації та зв’язку призвели до збільшення кількості космічних апаратів (КА) на навколоземних орбітах і створення орбітальних угрупувань. На сьогодні головним засобом, що здійснює виведення КА на навколоземні орбіти, є ракети-носії, відпрацьовані верхні ступені яких, після виведення КА, залишаються на навколоземних орбітах і уворюють космічне сміття (КС).
Проблематика. Проблема зростання кількості КС є однією із ключових у сучасній космонавтиці. Значне накопичення фрагментів КС на деяких кластерах орбіт може чинити значні перешкоди діючим КА, а також призвести до глобальних проблем — ефекту Кеслера. Одним із джерел зростання КС є відпрацьовані верхні ступені ракет-носіїв (РН). Розробка засобів відведення верхніх ступенів РН з навколоземних орбіт є актуальною, а проєкт РН легко класу «Циклон-1М» розробки ДП «КБ «Південне» ім. М. К. Янгеля» є однією з перспективних розробок.
Мета. Розробка науково-технічного забезпечення модернізації аеродинамічної системи відведення для використання на верхньому ступені ракети-носія «Циклон-1М».
Матеріали й методи дослідження. Застосовано методи прикладної механіки, математичного й комп’ютерного моделювання руху космічних апаратів.
Результати. Розроблено науково-технічне забезпечення для створення нової аеродинамічної системи відведення (АСВ) верхнього ступеня РН «Циклон-1М». Створено нову конструкцію аеродинамічного елементу АСВ у формі трьох ортогонально розміщених круглих дисків, що дозволяє підвищити ефективність застосування АСВ. Запропоновано конструктивну схему та технологію виготовлення контейнера для зберігання АСВ на верхньому ступені РН «Циклон-1М» з використанням сотових технологій, що дозволяє мінімізувати масу системи.
Висновки. Технічний результат запропонованої розробки демонструє збільшення ефективності застосування АСВ при неорієнтованому кутовому русі під час відведення РН та дозволяє зменшити масу системи зберігання.
Посилання
Raws, M. L., Thiemann, H. B., Chemin, V., Walcowicz, L., Peel, M. W., Grange, Y. G. (2020). Satellite Constellation Internet Affordability and Need. Typeset using LATEX RNAAS style in AASTeX63. URL: https://arxiv.org/pdf/2011.05168.pdf (Last accessed: 30.10.2021).
The Orbital Debris Quarterly News. (2021). NASA JSC Houston, 25(1), 10-12.
The presentation of the promising rocket-space complex of the light class "Cyclone-1M" was reviewed. Aerokosmichny portal Space.com.ua. URL: https://space.com.ua/2019/04/22/vidbulasya-prezentatsiya-perspektivnogo-raketno-kosmichnogokompleksu-legkogo-klasu-tsiklon-1m/ (Last accessed: 30.10.2021).
Lovell, T. A., Tragesser, S. (2004). Guidance for Relative Motion of Low Earth Orbit Spacecraft Based on Relative Orbit Elements. AIAA Paper 2004-4988, presented at the AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Conference. Providence, RI. https://doi.org/10.2514/6.2004-4988
Paliy, A. S. (2012). Methods and means of spacecraft deorbiting from operating orbits (state of the problem). Technical mechanics. 1, 94-102 [іn Russian].
Alpatov, A. P. (2018). Space debris: the aspects of the problem. Techical mechanics, 1, 30-47. [іn Russian]. https://doi.org/10.15407/itm2018.01.030
Pikalov, R. S., Yudintsev, V. V. (2018). Review and selection of means for removing large-sized space debris. Proceedings of the MAI. 100. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/239/Pikalov_YUdintsev_rus.pdf?lang=ru&issue=100 (Last accessed: 30.10.2021) [іn Russian].
Lapkhanov, Е. О. (2019). Features of the development of means for spacecraft removal from near-Earth operational orbits. Technical mechanics, 2, 16-30. [іn Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/itm2019.02.016
Golubek, A., Dron, M., Dubovik, L., Dreus, A., Kulyk, O., Khorolskiy, P. (2020). Development of the combined method to de-orbit space objects using an electric rocket propulsion system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5(106)), 78-87. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210378
Dron, M., Golubek, O., Dubovik, L., Dreus, A., Heti, K. (2019). Analysis of the Ballistic Aspects of the Combined Method of Deorbiting Space Objects From the Near-Earth Orbits. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5(98)), 49-54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.161778
Lapkhanov, E., Khoroshylov, S. (2019). Development of the aeromagnetic space debris deorbiting system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5(101)), 30-37.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179382
Anderson, J. L. NASA's Nanosail-D 'Sails' Home - Mission Complete. NASA.gov. URL: https://www.nasa.gov/mission_ pages/smallsats/11-148.html (Last accessed: 30.10.2021).
MMA Design. Drag NET De-orbit system. URL: https://mmadesignllc.com/product/dragnet-de-orbit-system/ (Last accessed: 30.10.2021).
Bonin, G., Hiemstra, J., Sears, T., Zee, R. E. (2013). The CanX-7 Drag Sail Demonstration Mission: Enabling Environmental Stewarship for Nano- and Microsatellites. 27th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites (12-15 August, 2013, Logan, USA). URL: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2993&context=smallsat (Last accessed: 30.10.2021).
Underwood, C., Viquerat, A., Schenk, M., Taylor, B., Massimiani, C., …, Denis, A. (2019). Inflatesail de-orbit flight demonstration results and follow-on drag-sail applications. Acta Astronautica, 162, 344-358. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.05.054
Aglietti, G. S., Taylor, B., Fellowes, S., Salmon, T., Retat, I., …, Steyn, W. H. (2020). The active space debris removal mission Remove Debris. Part 2: in orbit operations. Acta Astronautica, 168, 310-322. URL: https://hal.inria.fr/hal-02286751/ document (Last accessed: 30.10.2021).
https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.09.001
Yost, B., Weston, S. (2020). Small Spacecraft Technology. State-of-the-Art. National Aeronautics and Space Administration (NASA) Center for AeroSpace Information. URL: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/soa2020_ final3.pdf (Last accessed: 30.10.2021).
Alpatov, A. P., Paliy, O. S., Skorik, О. D. (2017). The Development of Structural Design and the Selection of Design Parameters of Aerodynamic Systems for De-orbiting Upper-stage Rocket Launcher. Nauka innov., 13(4), 33-45. https://doi.org/10.15407/scin13.03.033
Fortescue, P., Stark, J., Swinerd, G. (2011). Spacecraft systems engineering. John Wiley & Sons Ltd. Chichester. https://doi.org/10.1002/9781119971009
Bordovitsina, T. V. (1984). Modern numerical methods in problems of celestial mechanics. Moscow: Nauka.
Mirer, S. A. (2007). Space flight mechanics. Orbital motion. Moscow: Resolite.
ECSS-E-ST-10-04C. Space engineering, Space environment. (2008). Noordwijk: ECSS Secretariat, ESA-ESTEC, Requirements & Standards Division, 198.
Alpatov, A. P., Astapenko, V. N., Antonenko, M. E. et al. (2007, May) Use of honeycomb structures in space vehicles. The effectiveness of honeycomb structures in products of aerospace technology: collection of articles. materials of the II int. scientific-practical conf., (23-25 May, 2007, Dnipropetrovsk, Ukraine). Dnepropetrovsk, 27-28 [іn Russian].
Gaidachuk, A. V., Karpikova, A. V., Kondratev, A. V., Slivinsky, M. V. (2012). Cell fillers and honeycomb structures for space purposes: monograph. Technological imperfections of honeycomb fillers and structures (Еd. Gaidachuk A. V.). Kharkіv: National aerospace univwrsity. "Khark. Aviation Institute" [іn Russian].
Album Developed by LTD Research and Production Enterprise "NIKE" on honeycomb fillers and honeycomb structures for aviation, rocket and space technology and conversion. URL: http://www225.dts.dp.ua/administrator/pdf/temp/album_ honeycomb_rus.pdf. (Last accessed: 30.10.2021).
ASTMD 7249/D 7249M-06. (2006). Standard test method for facing properties of sandwich constructions by long beam flexure. American Society for Testing and Materials. Philadelphia West Conshohocken, PA : ASTM, 9.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
