Реєстраційний номер
0214U008383,
0114U003484
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Дослідження особливостей і механізмів керування орбітальним рухом КА в середовищі, яке проводить струм. Етап 2 - "Динаміка взаємодії намагніченого КА та електродинамічної тросової системи з середовищем, яке проводить струм"
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Шувалов Валентин Олексійович; Алпатов Анатолiй Петрович,
Дата реєстрації
23-12-2014
Організація виконавець
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України
Опис етапу
Об'єкт досліджень - За напрямком 1: "намагнічена" сфера в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми за умов моделювання взаємодії космічного апарата (КА) з плазмою іоносфери та плазмою сонячного вітру; за напрямком 2: динаміка електродинамічної космічної тросової системи. Мета досліджень - За напрямком 1: Дослідити закономірності динамічної взаємодії в системі "намагнічене тіло - плазма" для обґрунтування можливості та ефективності керування рухом космічного апарату в іоносфері Землі та міжпланетному просторі за допомогою власного магнітного поля тіла; за напрямком 2: Дослідження закономірностей динаміки електродинамічної космічної тросової системи для визначення можливості створення високоефективного пристрою для пасивного відводу космічного сміття з низьких навколоземних орбіт. Методи дослідження: експериментальні, методи теоретичної механіки й механіки космічного польоту, фізики іонізованої плазми, математичного моделювання, чисельного рішення звичайних диференціальних рівнянь і комп'ютерної візуалізації. Отримані результати. За напрямком 1: науково обґрунтовано можливість та ефективність керування динамічною взаємодією обертанням власного магнітного поля відносно вектора швидкості гіперзвукового потоку розрідженої плазми; особливості взаємодії "КА - плазма" вивчалися за умов руху КА в іоносфері Землі на висотах від 800 до 1000 км та у міжпланетному просторі; експериментально досліджено структуру зони збурення біля "намагніченого" тіла, отримано залежності "магнітних" складових коефіцієнтів сили опору і підйомної сили "намагніченої" сфери в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми від кута між вектором швидкості потоку і вектором індукції власного магнітного поля тіла для широкого діапазону магнітного тиску поля тіла та газодинамічного тиску потоку плазми. За напрямком 2: дороблено й розвинено математичні й комп'ютерні моделі динаміки електродинамічної космічної тросової системи й проведено дослідження основних закономірностей динаміки системи, у тому числі: досліджено закономірності розгортання системи залежно від параметрів гнучкого з'єднання й швидкості розгортання; досліджено закономірності виникнення резонансів у динаміці радіальної тросової системи з урахуванням змін щільності плазми при русі системи в іоносфері Землі; побудовано просту модель і отримано оцінки швидкості відводу для 10 кілометрової космічної тросової системи; досліджено малі резонансні аеродинамічні коливання радіальної системи. Галузь застосування - За напрямком 1: механіка рідини, газу і плазми. Наукові дослідження в цій області є актуальними для космічно-розвинених країн світу. Результати роботи можуть бути використані при підготовці наукових експериментів на борту космічних апаратів, а також при розробці перспективних КА з магнітогідродинамічними (МГД) системами керування рухом. За напрямком 2: космічні дослідження, динаміка космічних систем. Результати роботи можуть бути використані при дослідженні закономірностей нелінійних рухів електродинамічної космічної тросової системи й вибору параметрів для експериментальної системи.
Опис продукції
За напрямом 1. Експериментально досліджено структуру зони збурення біля "намагніченої" сфери в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми в умовах фізичного моделювання обтікання КА з власним магнітним полем в іоносфері та міжпланетному просторі. Експериментально отримано залежності коефіцієнтів сили опору і підйомної сили "намагніченої" сфери в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми від кута між вектором швидкості потоку і вектором індукції власного магнітного поля тіла. Показано, що зміна власного магнітного поля тіла дозволяє досягти ненульової аеродинамічної якості та реалізувати ефективне гальмування або прискорення "намагніченого" тіла в гіперзвуковому потоці розрідженої плазми при фізичному моделюванні умов руху КА в іоносфері та міжпланетному просторі. За напрямом 2. Дороблено і розвинено математичні та комп'ютерні моделі динаміки електродинамічної космічної тросової системи й проведено дослідження основних закономірностей динаміки системи, у тому числі: досліджено закономірності розгортання сист
Автори роботи
Алпатов А.П.
Кочубей Г.С.
Кулагін С.М.
Лазученков Д.М.
Маслова А.І.
Носіков С.В.
Пироженко О.В.
Письменний М.І.
Пурцеладзе А.А.
Різниченко М.П.
Токмак М.А.
Федякина Н.М.
Храмов Д.О.
Шувалов В.О.
Шупілова Л.М.
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
