ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.78

Технічна механіка, 2023, 3, 35 - 50

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ ПРОЄКТНИХ ПАРАМЕТРІВ АЕРОДИНАМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМИ ВІДВЕДЕННЯ КОСМІЧНИХ ОБ'ЄКТІВ З ОРБІТИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2023.03.034

Ван Чанцін, Палій О. С.

Ван Чанцін
The Northwestern Polytechnic University,
China

Палій О. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Мета статті – розробка моделі для вибору проєктних параметрів аеродинамічних елементів систем відведення з орбіти. Для вирішення проблеми засмічення навколоземного простору пропонується відводити з орбіти відпрацьовані космічні об’єкти. Найбільш засміченим є регіон низьких навколоземних орбіт. Однією з перспективних систем відведення космічних об’єктів з низьких навколоземних орбіт є аеродинамічні системи відведення. Такі системи досить надійні і дешеві, але вони мають і недоліки, а саме чутливість до впливу факторів космічного простору. Виконано декомпозицію аеродинамічних систем. В результаті декомпозиції визначено ієрархічну структуру системи, яка має наступні рівні: рівень підсистем, рівень елементів, рівень параметрів. Проведено аналіз матеріалів для виготовлення конструктивних елементів аеродинамічного елемента системи. Сформовано комплекс проєктних параметрів аеродинамічних систем. Даний комплекс використано при розробці математичної моделі вибору параметрів аеродинамічного елемента систем відведення різних класів, а саме: моноблочних, каркасно-надувних, систем, які формуються шляхом трансформації конструкції космічного об’єкта в аеродинамічну систему, висувних систем. В моделі визначення товщини матеріалу враховано наступні фактори: вплив космічного вакууму та атомарного кисню на матеріал оболонки, вплив надлишкового тиску на оболонку. Також в моделі враховано похибки: у визначенні балістичного коефіцієнту аеродинамічної системи з космічним об’єктом, що відводиться, у визначенні індексу сонячної активності та у визначенні концентрації атомарного кисню. Дана математична модель вибору параметрів аеродинамічної системи дозволяє будувати номограми для визначення параметрів систем відведення космічних об’єктів різних класів за масою та орбіт дислокації.
     

космічний об’єкт, система відведення з орбіти, аеродинамічний елемент, комплекс проєктних параметрів, математична модель

1. Alpatov A. P. Technogenic pollution of near-Earth space (in Russian). Dnepropetrovsk, 2012. 380 p.

2. Палій О. С. Класифікатор аеродинамічних систем відведення об'єктів космічної техніки з навколоземних орбіт. Технічна механіка. 2017. № 4. С. 49–54. https://doi.org/10.15407/itm2017.04.049

3. Палий А. С. Разработка методики проектирования аэродинамических систем увода космических аппаратов с околоземных орбит. East European Journal of Enterprise Technologies. Information and control systems. 2015. № 1. P. 11–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.36662

4. Кондаков Н. И. Логический словарь-справочник. Москва, 1975. 720 с.

5. Klinkrad H. Space debris: Models and risk analysis. Chichester, UK, 2006. 416 p. URL: https://link.springer.com/book/10.1007/3-540-37674-7 (last accessed 11.08.2023).

6. McCarthy C. E., Banks B. A., De Groh K. K. MISSE 2 PEACE Polymers Experiment Atomic Oxygen Erosion Yield Error Analysis. NASA/TM—2010-216903. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/10556893.pdf (last accessed 15.08.2023).

7. Mylar polyester film. Physical-Thermal Properties. URL: https://usa.dupontteijinfilms.com/wp-content/uploads/2017/01/Mylar_Physical_Properties.pdf (last accessed 14.08.2023).

8. DuPont™ Kapton. Summary of Properties. URL: https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/ei-transformation/public/documents/en/EI-10142_Kapton-Summary-of-Properties.pdf (last accessed 14.08.2023)..

9 Overview of materials for Polytetrafluoroethylene (PTFE), Mica Filled. URL: https://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=ef394c1e30c54ca8b21836006aee2484 (last accessed 14.08.2023).

10. Upilex. UBE Polyimide Film Exhibits Industry Leading Heat Resistance. URL: https://www.ube.com/upilex/catalog/pdf/upilexse.pdf (last accessed 15.08.2023).

11. Space Environmental Effects on Spacecraft: LEO Materials Selection Guide. NASA Contractor Report 4661. Part 1. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19960000860/downloads/19960000860.pdf (last accessed 14.08.2023).

12. DuPont™ Kapton® FN. Polyimide Film. DuPont. URL:: https://www.dupont.com/content/dam/dupont/amer/us/en/ei-transformation/public/documents/en/EI-10160-Kapton-FN-Data-Sheet.pdf (last accessed 15.08.2023).

13. Patent of the Russian Federation for the invention No. 2463223, IPC B64G3/00. A method for determining and predicting the motion of a spacecraft in low orbits subject to the influence of braking in the atmosphere. A. I. Nazarenko, A. G. Klimenko. 2011112179/11; applied 03/30/2011; publ. 10/10/2012, Bull. No. 28.

14. Nazarenko A. I. Modeling of space debris (in Russian). Moscow, 2013. 216 p.

15. Vitinsky Yu. I. Cyclicity and forecasts of solar activity (in Russian). Leningrad, 1973. 258 p.

16. State Standard 25645.302-83. Calculations of ballistic artificial satellites of the Earth. Methodology for calculating solar activity indices (in Russian) Valid from 01.01.1985. Moscow, 1983. 21 p.

17. Montenbruck O., Gill E. Satellite Orbits : Models, Methods and Applications. 3d edition. Berlin, 2005. 381 p. URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-58351-3 (last accessed 02.08.2023).

18. State Standard R 25645.166-2004. Earth's upper atmosphere. Density model for ballistic flight support for artificial earth satellites (in Russian) Valid from 09.03.2004. Moscow, 2004. 28 p.

19. Pisarenko G. S., Yakovlev A. P., Matveev V. V. Handbook of Strength of Materials (in Russian) 2nd ed. revised and improved Kyiv, 1988. 736 p.

20. Handbook of electrical materials: In 3 vols (in Russian) Vol. 2. Edited by Yu V. Koritsky et al. 3rd ed., revised. Moscow, 1987. 464 p.

21. Space environmental effects on spacecraft. LEO materials selection guide : technical report. TRW Space & Electronics Group; chief E. M. Silverman. Redondo Beach, California, 1995. 502 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19960000860/downloads/19960000860.pdf (last accessed 05.08.2023).

22. Evaporation effects on materials in space: technical report. Jet propulsion laboratory, California Institute of technology; chief L. D. Jaffe, J. B. Rittenhouse. Pasadena, California, 1961. 22 p. URL: https://ntrs.nasa.gov/citations/19630029741 (last accessed 04.08.2023).

23. Fortescue P., Stark J., Swinerd G. Spacecraft systems engineering. Fourth edition. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2011. 724 p. URL: https://www.wiley.com/en-us/Spacecraft+Systems+Engineering,+4th+Edition-p-9780470750124 (last accessed 01.08.2023). https://doi.org/10.1002/9781119971009

24. Shuvalov V. A., Pismenny N. I., Kochubey G. S., Tokmak N. A. Mass loss of spacecraft polyimide films exposed to atomic oxygen and vacuum ultraviolet radiation (in Russian). Space research. 2014. Vol. 52, No. 2. P. 106–112. https://doi.org/10.1134/S0010952514020063

25. Jenkins C. H. M. Progress in astronautics and aeronautics. Vol. 191. Gossamer spacecraft : membrane and inflatable structures technology for space applications. Reston, Virginia : American institute of aeronautics and astronautics, 2001. 586 p. URL: https://arc.aiaa.org/doi/book/10.2514/4.866616 (last accessed 29.07.2023).

Copyright (©) 2023 Ван Чанцін, Палій О. С.

Copyright © 2014-2023 Технічна механіка