Проектирование пилотируемого космического аппарата

Проектирование любого космического аппарата начинается после того, как определены основные задачи его полета. Для орбитальных станций и исследовательских кораблей это конкретное содержание и объем планируемых исследовательских и экспериментальных работ, а для транспортных кораблей — численность экипажа, состав выводимого и возвращаемого оборудования, данные по устройству и программам полетов обслуживаемых станций.

На первом этапе в соответствии с задачами полета выбирается баллистическая схема и составляется проектная программа полета, которая содержит описание всех основных полетных операций в хронологической последовательности. На основании этих материалов разрабатываются требования к конструкции ПКА, его оборудованию и бортовой аппаратуре.

После определения состава бортовых приборов и элементов оборудования, их масс и габаритов, а также требований к условиям их эксплуатации разрабатывается компоновочная схема ПКА. Она определяет форму и размеры корпуса, границы от секов, а также размещение научной и служебной аппаратуры, стыковочных узлов, двигателей, иллюминаторов, датчиков, солнечных батарей, антенн и т. д. Разумеется, компоновочные схемы для разных типов ПКА выглядят по-разному. И тем не менее их разработка подчинена целому ряду общих требований, являющихся результатом накопленного опыта и направленных на поиск оптимальных решений.

Внешняя форма ПКА должна быть такой, чтобы обеспечивались минимальные аэродинамические потери на участке выведения на орбиту. Для этого, а также для защиты конструкции от аэродинамических нагрузок на ПКА устанавливают специальные сбрасываемые обтекатели, а внешние элементы конструкции делаются складывающимися.

Чтобы обеспечить максимальную простоту реализации и эко номичность работы системы управления угловым движением, при разработке компоновочной схемы следует стремиться к тому, чтобы управление осуществлялось относительно главных центральных осей инерции ПКА. Этому требованию должно быть подчинено размещение участвующих в управлении датчиков, визуальных оптических средств, исполнительных органов, а также той служебной, исследовательской и экспериментальной аппаратуры, которую во время полета необходимо ориентировать в пространстве.

Реактивные двигатели ориентации следует устанавливать на ПКА таким образом, чтобы плечи их тяг были максимальными. Желательно, чтобы вектор тяги маршевого двигателя совпадал с одной из главных центральных осей инерции. Такая установка позволяет наиболее просто осуществлять ориентацию двигателя и свести к минимуму угловые возмущения при его работе.

На внешней поверхности ПКА оборудование необходимо размещать так, чтобы не было взаимных помех при его работе. Например, оптические поверхности не должны загрязняться удаляемыми из ПКА отходами либо продуктами истечения реактивных двигателей. В поля зрения визуальных приборов и оптических датчиков не должны попадать элементы конструкции. Оптические и ионные датчики следует защитить от засветки факелами двигателей. Необходимо исключить нагрев элементов конструкции при работе реактивных двигателей. Должен быть обеспечен необ ходимый обзор для антенн и т. д.

Внутренняя компоновка ПКА должна обеспечивать максимально комфортные условия для экипажа. На участках выведения и спуска экипаж должен располагаться таким образом, чтобы направление действия перегрузок было оптимальным с точки зрения переносимости. Для орбитального полета должны быть удобно организованы зоны работы, отдыха, приема пищи, проведения санитарно-гигиенических мероприятий. Следует обеспечить легкий доступ к той аппаратуре, которая в полете может потребовать ремонта либо замены. Компоновка должна обеспечивать хорошую вентиляцию всего жилого объема. В жилых отсеках не должны размещаться токсичные и легковоспламеняющиеся вещества.

На случай возникновения аварийной ситуации при подготовке к старту или после приземления необходимо обеспечить возможность быстрой эвакуации экипажа.

Масса корпуса ПКА должна быть минимальной. Это, в частности, означает, что надо обоснованно подходить к выбору объемов герметичных отсеков. Обеспечение герметичности всегда требует дополнительной затраты массы, поэтому в герметичных отсеках следует размещать только то оборудование, к которому требуется доступ со стороны экипажа, либо которое не может работать в условиях вакуума.

С целью обеспечения безопасности экипажа при нарушении герметичности компоновочная схема должна предусматривать наличие двух или нескольких герметичных отсеков или двух контуров герметизации одного жилого отсека. Если не удается организовать второй контур герметизации, в состав ПКА могут быть введены индивидуальные спасательные скафандры.

Компоновочная схема должна предусматривать максимальную простоту сборки и контрольных проверок ПКА, простоту замены приборов и агрегатов в процессе его подготовки к полету, транспортируемость в наземных условиях.

Очевидно, что многие из перечисленных выше требований противоречат друг другу. Например, требование минимальной массы противоречит требованию максимального комфорта. Задача проектантов состоит в том, чтобы находить в каждом конкретном случае наилучшее компромиссное решение. От того, насколько успешно они это делают, существенным образом зависит качество проекта.

Еще советуем прочитать: Исследования земной поверхности и атмосферы.





Главная | Готовые дипломные работы | Готовые курсовые работы | Технические дисциплины |
© DIPLOM-IQ.RU Все права защищены © 2007-2013

    Rambler's Top100     Союз образовательных
сайтов