Существенные нагрузки на участках выведения и спуска

Невесомость

Значительное влияние на выполнение задач полета оказывает невесомость – состояние, при котором действующие на материальное тело внешние силы не вызывают взаимных давлений его частиц друг на друга. Длительная невесомость имеет место при движении последних ступеней РН, РБ с выключенными двигателями, а также в ходе орбитального полета КА. Позитивное влияние невесомости проявляется в возможности использования легких конструкций орбитальных средств. Кроме того, на орбите можно получить материалы (сплавы, композиты) с уникальными свойствами. Отрицательное воздействие невесомости связано с отсутствием конвективного теплообмена и необходимостью использования достаточно сложных систем терморегулирования. Невесомость приводит к усложнению системы пуска ЖРД, требует специальных приемов для разделения жидкой и газовой фаз в агрегатах системы жизнеобеспечения, в топливных баках. Невесомость оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека.

Самые большие нагрузки воздействуют на КА на участке выведения его на орбиту ракетой-носителем и особенно спуска (для возвращаемых с орбиты объектов). Одна из наиболее часто используемых характеристик для описания этих нагрузок – коэффициент перегрузки, который показывает, во сколько раз силы, действующие на тело, превосходят силу тяжести. Максимальные перегрузки на участке выведения КА достигают 6¸12 единиц, а на участке спуска – 10¸15 единиц для пилотируемых КА и 20¸25 единиц – для автоматических. Значительные перегрузки на участке выведения характерны для РН, созданных на базе баллистических ракет. Следует отметить, что при снижении спускаемого аппарата на парашюте со скоростью 8¸10 м/с даже при ударе о мягкий грунт могут возникать мгновенные перегрузки до 15 единиц.

Для снижения таких нагрузок траектория спуска КА рассчитывается (ей придаются требуемые аэродинамические качества).

Эти факторы во многом определяют компоновку КА и состав бортовой аппаратуры.

(Вопрос 25). Космические аппараты и их разновидности.
Общие конструктивно-компоновочные решения для космических аппаратов.

Космические аппараты могут существенно отличаться друг от друга по компоновочной схеме, конструкции и составу бортовой аппаратуры в зависимости от назначения.

В последние годы одной из ведущих тенденций является миниатюризация КА, обусловленная значительными результатами в области электронно-вычислительной техники и возможностями ее использования практически во всех сферах деятельности.

Основными разновидностями КА по их массовым характеристикам являются:

а) массой свыше 500 кг – обычные спутники (КА);

б) массой от 100 до 500 кг – мини-спутники;

в) массой от 10 до 100 кг – микро-спутники;

г) массой от 1 до 10 кг – нано-спутники;

д) массой от 0,1 до 1 кг – пико-спутники;

е) массой менее 0,1 – фемто-спутники.

Большинство современных КА имеют массу от 50 до 6000 кг. Рассмотрим особенности их конструкции и эксплуатации.

Конструктивно-компоновочная схема КА определяется, прежде всего, назначением и составом аппаратуры, выполняющей целевую задачу. Кроме того, она должна учитывать факторы, воздействующие на КА в условиях космического пространства, а также условия совместного полета КА с РН на активном участке траектории (участке выведения).

Общими для любых КА стали следующие конструктивно-компоновочные решения:

· членение КА на герметичные и негерметичные отсеки (блоки);

· крепление оборудования и аппаратуры на одной половине корпуса отсека КА, что облегчает доступ к ним;

· оснащение КА элементами, принимающими рабочее положение в космосе;

· использование корпуса КА в качестве защиты от негативных факторов (см. предыдущий вопрос данной темы).

(Вопрос 26). Особенности наземной эксплуатации космических аппаратов.

Завершая изучение темы, отметим основные особенности наземной эксплуатации КА, обусловленные такими объективными факторами, как их конструкция и условия функционирования. Они сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Основные особенности наземной эксплуатации КА

Факторы	Особенности эксплуатации КА
Условия космического полета	Высокие требования к герметичности и прочности корпуса. Необходимость пневмовакуумных испытаний в барокамере.
Наличие навесных конструкций малой жесткости, принимающих рабочее положение на орбите (солнечных батарей, антенн и др.)	Наличие большого объема монтажно-сборочных работ на техническом комплексе, требующих высокой квалификации персонала.
Необходимость содержания на техническом комплексе заправленного компонентами ракетного топлива КА	Высокие требования к герметичности баков; опасность для эксплуатирующего персонала.
Использование высокооктановых жидкостей в качестве рабочего тела системы терморегулирования	Высокая пожароопасность, необходимость вакуумирования и дегазации магистралей.
Наличие оптических и микроэлектронных приборов в составе бортовой аппаратуры	Жесткие требования к запыленности и температурно-влажностному режиму при эксплуатации.
Сложность бортовой аппаратуры, наличие большого количества выявляемых при наземной эксплуатации дефектов	Необходимость длительных электрических, механических, пневмогидравлических проверок бортовой аппаратуры.
Чувствительность аппаратуры к перегрузкам при транспортировании	Ограничения по скорости, а также действующим силам и моментам для исключения перегрузок при транспортировании.
Наличие опасных факторов в виде КРТ, рабочих жидкостей системы терморегулирования, сжатых газов, пиросредств и др.	Жесткие требования к выполнению правил и мер безопасности при проведении эксплуатационно-технических работ с КА.

Эти особенности обуславливают наличие длительного и трудоемкого процесса наземной эксплуатации КА.