ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК681.32:638.562:51.65 УДК531.36

Техническая механика, 2018, 3, 121 - 137

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТОВ КОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ, ДИНАМИКА И УПРАВЛЕНИЕ ОРБИТАЛЬНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ

Алпатов А. П.

Алпатов А. П.
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      В статье приведен анализ результатов научных исследований отдела системного анализа и проблем управления Института технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины. Научными направлениями отдела при его создании были определены: исследование свободных и управляемых режимов функционирования трансформируемых пространственно-развитых механических систем космического и наземного базирования в условиях широкого спектра воздействий; системный анализ проблем космической отрасли. В последние пять лет исследования проводились по нескольким направлениям: оптимизация проектных параметров ракет-носителей, динамика космических аппаратов и комплексов, космические тросовые системы, крупногабаритные трансформируемые конструкции космического базирования, исследование динамики космического манипулятора, баллистика систем орбитального сервиса, проблема космического мусора, системный анализ проблем космической отрясли, развитие когнитивных технологий анализа, задачи молекулярной газовой динамики.
      С учетом особенностей современного этапа развития космических технологий и направлений соответствующих научных исследований выявлены тенденции формирования облика космической техники: миниатюризация элементной базы и на этой основе создание малоразмерных платформ космических летательных аппаратов; увеличение масштабов решаемых технических задач, связанных с промышленным освоением околоземного космического пространства на базе крупногабаритных космических конструкций.
      Эти тенденции развития космических технологий определяют новые и модифицированные научные направления развития космических научных исследований. В этом контексте в отделе формируются направления дальнейших научных исследований: разработка новой концепции борьбы с космическим мусором, основанной на сохранении его как ресурса промышленного производства на орбитальных комплексах; разработка новых подходов к продлению сроков активного существования космических летательных аппаратов на основе технологий сервисного обслуживания с использованием моделей и методов оценки рисков и информационной безопасности; разработка основных принципов создания платформ для промышленного производства в условиях околоземного космического пространства, несущих энергетический, технологический и служебный модули; дальнейшее развитие принципов и технологий управления большими космическими конструкциями и группировками космических летательных аппаратов.

системный анализ, когнитивные модели, динамика космических аппаратов, математические модели, структурно-параметрическая идентификация, космический мусор, тросовые системы, управляемые ракетные объекты, ракеты-носители, солнечные космические электростанции, орбитальное сервисное обслуживание, метод пробных частиц, вакуумная аэродинамическая установка

1. Alpatov A., Cichocki F., Fokov A., Khoroshylov S., Merino M., Zakrzhevskii A. Determination of the force trans-mitted by an ion thruster plasma plume to an orbital object. Acta Astronautica. 2016. №119. С. 241–251.

2. Alpatov A. P., Fokov A. A., Khoroshylov S. V., Savchuk A. P. Error Analysis of Method for Calculation of Non-Contact Impact on Space Debris from Ion Thruster. Mechanics. Materials Science & Engineering. 2016. № 5. С. 64–76.

3. Sarycheva L., Sarychev A. GMDH-Clustering GMDH-Methodology and Implementation in C. Editor God-frey Onwubolu, London: Imperial College Press, 2015. С. 157–203.

4. Alpatov A. P., Gusynin V. P., Belonozhko P. P., Fokov A. A., Khoroshylov S. V. Shape control of large re-flecting structures in space. Proceeding of the 62nd International Astronautical Congress. Cape Town, South Africa, 2011. (3 – 7 October 2011). Vol. 7. IAC – 11.C2.3.6. C. 5642–5648.

5. Alpatov A. P., Gusynin V. P., Belonozhko P. P., Fokov A. A., Khoroshylov S. V. Configuration modeling of cable-stayed space reflectors. Proceeding of the 64nd International Astronautical Congress. Beijing. China. 2013. (23 – 27 September 2013). Vol. 8. IAC – 13.C2.3.4. C. 5794–5799.

6. Alpatov A., Khoroshylov S., Bombardelli C. Relative Control of an Ion Beam Shepherd Satellite Using the Impulse Compensation Thruster. Acta Astronautica. 2018. №151. С. 543–554.

7. Shuvalov V. A., Gorev N. B., Tokmak N. A., Pis'menny N. I., Kochubei G. S. Control of the drag on a space-craft in the earth’s ionosphere using the spacecraft’s magnetic field. Acta Astronautica. 2018. Vol. 151. С. 717–725.

8. Shuvalov V. A., Tokman N. A., Pis'mennyi N. I., Kochubei G. S. Dynamic Interaction of a Magnetszed Body with a Rarefied Plasma Flow. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2016. r. 57. №1. С. 145–152.

9. Абрамовская М. Г., Аксютенко А. М., Басс В. П., Ефимов Ю. П. Лабораторные и натурные экспери-менты по изучению газодинамических процессов в окрестности космических аппаратов и на их по-верхности. Модель космоса. Т. 2. Воздействие космической среды на материалы и оборудование кос-мических аппаратов. Под ред. проф. А. С. Новикова. М.: КДУ, 2007. 1144 с.

10. Алпатов А. П. Аэродинамические системы увода космических объектов. Техническая механика. 2015. № 4. С. 126–138.

11. Алпатов А. П. Динамика космических летательных аппаратов. Киев: Наук.думка, 2016. 488 с.

12. Алпатов А. П., Палій О. С., Скорік О. Д. Розробка конструктивної схеми та вибір проектних пара-метрів аеродинамічної системи відведення з орбіти розгінних ступенів ракет-носіїв. Наука та інно-вації. 2017. Т. 13. № 4. С. 33–45.

13. Алпатов А. П., Марченко В. Т., Хорольський П. П., Сазіна Н. П. Методичні аспекти фінансово-економічного обґрунтування проектів космічної техніки. Космічна наука і технологія. 2014. Т. 20. № 6. С. 49–59.

14. Алпатов А. П., Марченко В. Т., Хорольский П. П., Сазина Н. П. Методология проведения технико-экономического обоснования проектов создания новых образцов космической техники. Техническая механика. 2015. № 3. С. 3–17.

15. Алпатов А. П., Марченко В. Т., Сазина Н. П., Хорольський П. П., Жукова Л. Г. Об одном методическом подходе к решению проблемы количественной оценки рисков проектов по созданию ракетно-космической техники. Часть 1. Техническая механика. 2018. № 1. С. 84–96.

16. Алпатов А. П., Бомбарделли К., Хорошилов С. В. Концепция активного удаления космического мусо-ра. Космическая наука и технология. 2015. Т 21. № 6. С. 60–65.

17. Алпатов А. П., Закржевский А. Е., Мeрино М., Фоков А. А., Чичокки Ф., Хорошилов С. В. Определение силы воздействия факела электрореактивного двигателя на орбитальный объект. Космическая наука и технология. 2016. Т 22. № 1. С. 52–63.

18. Алпатов А. П., Закржевский А. Е., Фоков А. А., Хорошилов С. В. Определение оптимального положе-ния «пастуха с ионным лучом» относительно объекта космического мусора. Техническая механика. 2015. № 2. С. 37–48.

19. Алпатов А. П., Марченко В. Т., Прокопчук Ю. А., Сарычев А. П., Хорошилов С. В. Системный анализ и управление сложными системами в условиях неопределенности. Днепропетровск: Герда, 2015. 195 с.

20. Алпатов А. П., Маслова А. И., Хорошилов С. В. Бесконтактное удаление космического мусора ионным лучом. Динамика и управление. Lambert Academic Publishing, Saarbucken, Deutchland. 2018. 337 c.

21. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Баллистический анализ распределения орбит космических аппара-тов различного функционального назначения. Техническая механика. 2017. № 2. С. 33–40.

22. Алпатов А. П. Космический мусор: аспекты и проблемы. Техническая механика. 2018. № 1. С. 30–47.

23. Алпатов А. П., Гольдштейн Ю. М. Методика выбора маршрута орбитальных сервисных операций. Материалы XVIII Украинской конференции по космическим исследованиям. Киев, 2018. С. 123.

24. Алпатов А. П., Сенькин В. С. Методическое обеспечение для выбора облика, оптимизации проектных параметров и программ управления управления полётом ракеты-носителя. Техническая механика. 2013. № 4. С. 146–161.

25. Алпатов А. П. Динаміка перспективних космічних апаратів. Вісник НАН України. 2013. № 7. С. 6–13.

26. Алпатов А. П., Белоножко П. А., Белоножко П. П., Григорьев С. В., Тарасов С. В., Фоков А. А. Моде-лирование динамики космических манипуляторов на подвижном основании. Робототехника и техни-ческая кибернетика. 2013. № 1. С. 61–65.

27. Алпатов А. П., Белоножко П. П., Гребенкин Ф. Н., Тарасов С. В., Фоков А. А., Хорошилов В. С. Мето-дические аспекты моделирования углового положения аппаратуры, установленной на выносных штангах космического аппарата. Техническая механика. 2013. № 2. С. 12–17.

28. Артеменко Ю. Н., Белоножко П. П., Карпенко А. П., Саяпин С. Н., Фоков А. А. Использование меха-низмов параллельной структуры для взаимного позиционирования полезной нагрузки и космического аппарата. Робототехника и техническая кибернетика. 2013. № 1. С. 65–71.

29. Артеменко Ю. Н., Белоножко П. П., Карпенко А. П., Фоков А. А. Исследование особенностей наведе-ния массивной полезной нагрузки при помощи космического манипулятора с учетом подвижности ос-нования в режиме отсутствия внешних сил. Наука и образов. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 12. С. 682–704.

30. Астапенко В. Н., Марченко В. Т., Сазина Н. П., Хорольский П. П. Оценка объема спроса национально-го рынка на информацию дистанционного зондирования Земли. Техническая механика. 2016. № 1. С. 60–73.

31. Астапенко В. Н., Марченко В. Т., Сазина Н. П., Хорольский П. П. Оценка объема спроса национально-го рынка на информацию дистанционного зондирования земли высокого разрешения по состоянию на конец 2015 года. Техническая механика. 2016. № 3. С. 68–76.

32. Басс В. П. Молекулярная газовая динамика и ее приложения в ракетно-космической технике. Киев: Наукова думка, 2008. 270 с.

33. Белоножко П. П., Карпенко А. П., Фоков А. А. Некоторые особенности динамики космической систе-мы Подвижное основание – манипулятор – полезная нагрузка: Экстремальная робототехника: труды междун. научно-техн. конференции. Санкт-Петербург: Политехника-сервис, 2014. С. 172–181.

34. Волошенюк О. Л. Математическая модель динамики концевого тела в движении космической тросо-вой системы, стабилизированной вращением. Техническая механика. 2017. № 1. С. 57–64.

35. Лапханов Е. О., Палій О. С. Аналіз можливості застосування двигунної установки з постійними магнітами для космічних апаратів на навколоземній орбіті. Системные технологии. 2017. № 4. С. 24–35.

36. Лапханов Э. А., Палий А. С. Современные задачи связанные с созданием и уводом с орбиты группиро-вок космических аппаратов класса нано и пико. Авиационно-космическая техника и технология. 2018. № 4 (148). С. 20–35.

37. Макаров А. Л., Хорошилов С. В. Управление ориентацией солнечной батареи и передающей антенны электростанции космического базирования. Космическая наука и технология. 2012. Т18. № 3. С. 3–9.

38. Мамчук В. М., Савоник О. М., Жукова Л. Г. Об одном подходе к определению параметров космиче-ской техники. Техническая механика. 2013. №1. C. 96–102.

39. Марченко В. Т. Сюткина-Доронина С. В., Сазина Н. П. Об одном методе моделирования неопределен-ностей технико-экономических данных в задачах оценивания научно-технических проектов. Техни-ческая механика. 2016. № 2. С. 137–146.

40. Марченко В. Т., Хорольский П. П., Жукова Л. Г., Сазина Н. П. Алгоритм оценки технического уровня косми-ческих аппаратов дистанционного зондирования Земли. Техническая механика. 2017. № 4. С. 41–48.

41. Марченко В. Т., Хорольский П. П., Сазина Н. П. О новом методе оценки технического уровня космиче-ских аппаратов дистанционного зондирования Земли. Техническая механика. 2017. № 2. С. 41–50.

42. Маслова А. И., Пироженко О. В. Изменение орбиты под действием малого постоянного торможения Космічна наука і технологія. 2016. Т. 22. № 6. С. 20–25.

43. Маслова А. И. Колебания малой космической тросовой системы под действием аэродинамического момента. Техническая механика. 2016. № 3. С. 57–67.

44. Маслова А. И. Построение упрощенной модели воздействия ионного пучка на сферическую цель. Досягнення науки в 2017 році: Збірник наукових публікацій міжнародної нуково-практичної конфе-ренції "Велес". Київ: Центр наукових публікацій, 2017. С. 24–31.

45. Маслова А. И., Мищенко А. В., Пироженко А. В., Храмов Д. А. Исследования закономерностей дина-мики электродинамической космической тросовой системы для определения возможности создания высокоэффективного устройства пассивного увода космического мусора с низких околоземных орбит. Космічна наука і технология. 2015. Т.21. № 1. С. 20–24.

46. Маслова А. І. Упрощенная аналитическая модель силового воздействия пучка ионов на сферу. Техни-ческая механика. 2018. № 1. С. 97–106.

47. Мищенко А. В. К определению длины троса экспериментальной электродинамической системы. Тех-ническая механика. 2017. № 4. С. 55–63.

48. Мищенко А. В., Пироженко О. В. Малая экспериментальная электродинамическая космическая тросо-вая система. Электрическая модель. Космічна наука і технологія. 2018. № 3. С. 3–10.

49. Палий А. С. Разработка методики проектирования аэродинамических систем увода космических аппа-ратов с околоземных орбит. Восточно-европейский журнал передовых технологий. Информационно-управляющие системы. 2015. № 1. С. 11–15.

50. Палий А. С., Скорик А. Д. Анализ возможности использования аэродинамических систем для увода модульных крупногабаритных космических объектов с низких околоземных орбит. Техническая ме-ханика. 2014. № 2. С. 43–51.

51. Палій О. С., Алпатов А. П, Скорік О. Д. Спосіб усунення космічних об’єктів з навколоземних орбіт та система для його здійснення: пат. 109318 Украина: МПК B 64 G 1/62, № 109318; а20131326; заявл. 14.11.13; опубл. 10.08.2015, Бюл. № 15. 11 с.

52. Палій О. С., Алпатов А. П., Пилипенко О. В., Скорік О. Д. Спосіб зменшення терміну балістичного існування космічних об’єктів на навколоземних орбітах і космічний апарат для його здійснення: пат. 113747 Украина: МПК B 64 G 1/62; а201407652; заявл. 07.07.2014; опубл. 10.03.2017, Бюл. № 5. 11 с.

53. Палій О. С., Алпатов А. П., Скорік О. Д., Авдєєв А. М., Баранов Є. Ю. Аеродинамічна система усунен-ня космічних об’єктів з навколоземних орбіт: пат. 109194, МПК B 64 G 1/62; а201312759; заявл. 01.11.13; опубл. 27.07.2015, Бюл. № 14. 12 с.

54. Печерица Л. Л., Палий А. С. Применение метода пробных частиц к аэродинамическому расчету КА. Техническая механика. 2017. № 3. С. 64–70.

55. Печерица Л. Л. Численные исследования параллелизации метода пробных частиц по статистически независимым испытаниям. Техническая механика. 2015. № 2. С. 100–109.

56. Печерица Л. Л., Смелая Т. Г. Численное моделирование осесимметричного обтекания протяженного составного тела методом пробных частиц с использованием иерархических сеток. Техническая меха-ника. 2016. № 2. С. 64–70.

57. Пироженко А. В., Маслова А. И. К динамике твердого тела. Моменты центробежных ускорений. Тех-ническая механика. 2013. № 3. С. 63–71.

58. Пироженко А. В., Маслова А. И., Мищенко А. В., Храмов Д. А., Волошенюк О. Л. Проект малой экспе-риментальной электродинамической космической тросовой системы. Космічна наука і технологія. 2018. № 2. С. 3–11.

59. Прокопчук Ю. А. Принцип предельных обобщений: методология, задачи, приложения. Монография. Дн-вск: ИТМ НАНУ и НКАУ, 2012. 384 с.

60. Прокопчук Ю. А. Интеллектуальные медицинские системы: формально-логический уровень. Днепро-петровск: ИТМ НАНУ и НКАУ, 2007. 259 с.

61. Прокопчук Ю. А. Набросок формальной теории творчества. Монография. Днепр: ГВУЗ "ПГАСА", 2017. 452 с.

62. Прокопчук Ю. А. Парадигма предельных обобщений: модели когнитивных архитектур и процессов. Saarbrucken, Deutschland: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. 204 c.

63. Савчук А. П., Фоков А. А., Хорошилов С. В. Расчет бесконтактного воздействия на объект космическо-го мусора по известному контуру объекта. Техническая механика. 2016. № 1. С.26–37.

64. Сарычев А. П. Идентификация параметров систем авторегрессионных уравнений со случайными ко-эффициентами при известных ковариационных матрицах. Международный научно-технический жур-нал: Проблемы управления и информатики. 2013. № 5. С. 33–52.

65. Сарычев А. П. Линейная авторегрессия на основе метода группового учёта аргументов в условиях квазиповторных наблюдений. Искусственный интеллект. 2015. № 3–4 (69–70). С. 105–123.

66. Сарычев А. П. Линейная регрессия со случайными коэффициентами на основе метода группового учёта аргументов. Международный научный журнал: Управляющие системы и машины. 2015. № 3. С. 13–20.

67. Сарычев А. П. Моделирование в классе систем авторегрессионных уравнений со случайными коэф-фициентами в условиях структурной неопределенности. Системные технологии моделирования слож-ных процессов: монография под общей ред. проф. А. И. Михалёва. Днепр: НМетАУ-ИВК "Системные технологии", 2016. С. 463–499.

68. Сарычев А. П. Моделирование в классе систем авторегрессионных уравнений в условиях структурной неопределенности. Международный научно-технический журнал: Проблемы управления и информа-тики. 2015. № 4. С. 79–103.

69. Сарычев А. П. Моделирование в классе систем регрессионных уравнений на основе метода группово-го учета аргументов. Международный научно-технический журнал: Проблемы управления и информа-тики. 2013. № 2. С. 8–24.

70. Сарычев А. П., Сарычева Л. В. Решение задачи дискриминантного анализа на основе метода группо-вого учета аргументов. Международный научный журнал: Управляющие машины и системы. 2013. № 2 (244). С. 18–27.

71. Сенькин В. С., Сарычев А. П. Выбор проектных параметров и программ управления на начальном этапе проектирования ракет-носителей. Техническая механика. 2014. № 3. С. 33–47.

72. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Исследование влияния вариаций параметров управляемого ракетного объекта на дальность полёта. Техническая механика. 2016. № 4. С. 35–49.

73. Сенькин В. С., Сюткина-Доронина С. В. Исследование чувствительности целевого функционала к вариациям проектных параметров управляемого ракетного объекта. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 3 (130). С. 9–17.

74. Сенькин В. С. К вопросу о постановке задачи оптимизации проектных параметров ракетного двигате-ля на твёрдом топливе. Техническая механика. 2014. № 4. С. 39–52.

75. Сенькин В. С. К выбору параметров космического аппарата и апогейного ракетного двигателя на твёрдом топливе. Техническая механика. 2015. № 3. С. 18–29.

76. Сенькин В. С. К выбору параметров тормозного ракетного двигателя на твёрдом топливе для снятия космического аппарата с рабочей орбиты. Техническая механика. 2016. № 1. С. 38–50.

77. Сенькин В. С. К выбору программ управления движением ракетного объекта по баллистической тра-ектории. Техническая механика. 2018. № 1. С. 48–59.

78. Смелая Т. Г. Выбор расчетной сетки при моделировании течений разреженного газа методом пробных частиц. Техническая механика. 2013. № 1. С. 45–60.

79. Смелая Т. Г. Неструктурированные сетки и их применение при численном моделировании методом пробных частиц. Техническая механика. 2015. № 4. С. 155–168.

80. Сюткина С. В. Математическая модель для определения области допустимых погрешностей пара-метров установки ракеты-носителя на стартовом столе. Техническая механика. 2013. № 2. С. 26–35.

81. Сюткина-Доронина С. В. К вопросу оптимизации проектных параметров и программ управления ракетного объекта с ракетным двигателем на твёрдом топливе. Авиационно-космическая техника и технология. 2017. № 2 (137). С. 44–59.

82. Тарасов С. В., Фоков А. А. Модельные задачи для класса систем взаимного позиционирования косми-ческого аппарата и полезной нагрузки. Техническая механика. 2017. № 2. С. 20 – 32.

83. Фоков А. А., Хорошилов С. В. Валидация упрощенного метода расчета силы воздействия факела элек-трореактивного двигателя на орбитальный объект. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 2/129. С. 55–66.

84. Хорошилов С. В. Анализ робастности системы управления относительным движением "пастуха с ион-ным лучом". Техническая механика. 2018. № 1. С. 48–58.

85. Хорошилов С. В. Об алгоритмическом обеспечении управления ориентацией солнечных космических электростанций. Часть 2. Системные технологии. 2012. Выпуск 2(61). С. 12–24.

86. Хорошилов С. В. Синтез наблюдателя расширенного вектора состояния с учетом заданных в частот-ной области требований к замкнутому контуру системы управления. Техническая механика. 2016. № 1. С. 11–25.

87. Хорошилов С. В. Синтез робастного регулятора системы управления "пастуха с ионным лучом". Тех-ническая механика. 2017. № 1. С. 26–39.

88. Хорошилов С. В. Синтез субоптимальных компенсаторов возмущений в форме наблюдателя расши-ренного вектора состояния. Техническая механика. 2014. № 2. С. 79–92.

89. Хорошилов С. В. Система керування відносним рухом космічного апарату для безконтактного вида-лення космічного сміття. Наука та інновації. 2018. (14(4). С. 5–8.

90. Хорошилов С. В. Моделирование движения космической электростанции с двумя солнечными отража-телями. Техническая механики. 2012. №. 3. С. 85–97.

91. Храмов Д. А. Схемы и модели развертывания космических тросовых систем. Техническая механика. 2014. № 4. С. 198–204.

92. Шувалов В. А., Кучугурный Ю. П. Экспериментальное обоснование концепции искусственной мини-магнитосферы как средства управления движением космических аппаратов в ионосфере Земли. Кос-мическая наука и технология. 2018. Т. 24 № 2. С. 43–46.

93. Шувалов В. О., Дегтяренко П. Г., Симанов В. Г., Хорольський П. Г., Лобода П. І. Спосіб орбітального перельоту космічного об'єкта: пат. 125265 Україна, МПК B64G 1/00, B64G 1/10, B64G 1/24.u 2017 09603; заявл. 02.10.2017; опубл. 10.05.2018.

Copyright (©) 2018 Алпатов А. П.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика