Розробка методу оцінки запиленості повітря у головному обтічнику ракети-носія
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266013Ключові слова:
пилове забруднення, супутник, термостатування, головний обтічник, чисельна модель, обчислювальний експериментАнотація
Об’єктом дослідження є процес термостатування головного обтічника зі супутником на етапі передстартової підготовки ракети-носія. При термостатуванні необхідно спрогнозувати ризик пилового забруднення поверхні супутника. В даний час відсутні нормативні методи розв’язку цієї задачі. Запропоновано чисельну модель, що дозволяє оперативно спрогнозувати динаміку забруднення будь-якої поверхні супутника.
Розроблено чисельну модель для аналізу зон пилового забруднення повітря в головному обтічнику ракети-носія при термостатуванні. Новизна моделі полягає у використанні рівняння Лапласа для потенціалу швидкості, на базі якого здійснюється розв’язок задачі аеродинаміки, а саме, визначається швидкість потоку в головному обтічнику. Це дає можливість значно скоротити комп’ютерний час на отримання результатів обчислювального експерименту. На базі розробленої моделі проведено обчислювальний експеримент для часок пилу діаметром 6мкм, що потрапляють в головний обтичник при термостатування. Результати проведених досліджень показали, що на формування областей пилового забруднення повітря біля супутника впливають геометрична форма супутника, яка впливає на формування нерівномірного поля швидкості повітря в головному обтічнику та організація подачі повітря у головний обтічник.
Розрахунки виконуються протягом декількох секунд, що дозволяє протягом робочого дня провести комплекс досліджень по раціональному вибору організації повітрообміну головного обтічника при його термостатуванні. Розроблена чисельна модель може бути використана в проєктних організаціях для наукового обґрунтування режиму термостатування головного обтічника з врахуванням особливостей розташованого в ньому супутника
Посилання
- Kashanov, A. E., Degtyarev, A. V., Gladkiy, E. G., Baranov, E. Yu. (2012). Otsenka tekhnicheskikh riskov pri puske rakety-nositelya «DNEPR». Aviatsionno- kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 5 (92), 113–117.
- LM-3A Series Launch Vehicle User’s Manual (2011). Available at: http://www.cgwic.com/launchservices/Download/manual/LM-3A%20Series%20Launch%20Vehicles%20User's%20Manual%20Issue%202011.pdf
- Compartment venting (1970). NASA-SP-8060. NASA, 31. Available at: https://ntrs.nasa.gov/citations/19710018690
- ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments. Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration. Cleanrooms and associated controlled environments (2015). Available at: https://zoser.com.co/wp-content/uploads/2015/10/ISO%2014644-1%20Version%202015.pdf
- Falcon User’s Guide (2021). Space Exploration Technologies Corp. Available at: https://www.spacex.com/media/falcon-users-guide-2021-09.pdf
- Ariane 5: User’s Manual (2016). Arianespace. Available at: https://www.arianespace.com/wp-content/uploads/2011/07/Ariane5_Users-Manual_October2016.pdf
- Timoshenko, V. I., Agarkov, A. V., Moshnenko, Yu. I., Sirenko, V. N., Knyshenko, Yu. V., Lyashenko, Yu. G. (1999). Problemy termostatirovaniya i obespecheniya sokhrannosti kosmicheskogo apparata v period predstartovoy podgotovki i pri vyvedenii na orbitu. Kosmichna nauka i tekhnolohiya, 5 (5/6), 56–64. Available at: https://www.mao.kiev.ua/biblio/jscans/knit/1999-05/knit-1999-05-5-6-09-timoshenko.pdf
- Lazuchenkov, D. N., Pis'mennyy, N. I., Tokmak, N. A. (2006) Priblizhennaya otsenka zagryazneniya poverkhnostey KA pri termostatirovanii kosmicheskoy golovnoy chasti rakety-nositelya vozdukhom. Tekhnicheskaya mekhanika, 2, 100–105.
- Tribble, A. C., Boyadjan, B., Davis, J. et al. (1996). Contamination Control Engineering Design Guidelines the Aerospace Community. NASA. Available at: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19960044619/downloads/19960044619.pdf
- Bulavka, S. S. (2021). Experimental results of an advanced thermostat system the air of launch vehicles. Naukovi notatki, 71, 9–15. Available at: https://eforum.lntu.edu.ua/index.php/naukovi_notatky/article/view/564/556
- Nallasamy, R., Kandula, M., Duncil, L., Schallhorn, P. (2008). Three-Dimensional Flowfield in the Scaled Payload/Fairing Model of an Expendable Launch Vehicle. 38th Fluid Dynamics Conference and Exhibit. doi: https://doi.org/10.2514/6.2008-4302
- Mehta, R. C. (2017). Analysis of payload compartment venting of satellite launch vehicle. Advances in Aircraft and Spacecraft Science, 4 (4), 437–448. doi: https://doi.org/10.12989/aas.2017.4.4.437
- Semenenko, V., Semenenko, P. (2013). The investigation of pressure gradients in a nonhermetic vessel. Scientific Proceedings XXI International Scientific-Technical Conference «trans & MOTAUTO ’13», 56‒58. Available at: https://cutt.ly/kVbZGU5
- Davydov, S., Semenenko, P. (2017). Development and application of the method for positioning drainage devices in the head fairing. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (88)), 17–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108450
- Martin, P. J., Velzer, P. V. (2014). Performing a launch depressurization test on an inflatable space habitat. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Available at: https://trs.jpl.nasa.gov/bitstream/handle/2014/45653/14-4003_A1b.pdf?sequence=1
- Suliga, A., Ergincan, O., Rampini, R. (2021). Modeling of Spacecraft Outgassed Contamination Levels by Thermogravimetric Analysis. Journal of Spacecraft and Rockets, 58 (4), 1010–1016. doi: https://doi.org/10.2514/1.a35020
- Vanhove, E., Tondu, T., Roussel, J. F., Faye, D., Guigue, P. (2016). In Situ Real-Time Quantitative and Qualitative Monitoring of Molecular Contamination. Journal of Spacecraft and Rockets, 53 (6), 1166–1171. doi: https://doi.org/10.2514/1.a33505
- Groves, C. E., Ilie, M., Schallhorn, P. (2014). Computational Fluid Dynamics Uncertainty Analysis for Payload Fairing Spacecraft Environmental Control Systems. 52nd Aerospace Sciences Meeting. doi: https://doi.org/10.2514/6.2014-0440
- Lou, Y.-Y., Cai, B.-Y., Li, Y.-Z., Li, J.-X., Li, E.-H. (2020). Numerical Simulation of the Air Cooling System for Scientific Payload Rack on a Space Station. Energies, 13 (22), 6145. doi: https://doi.org/10.3390/en13226145
- Zgurovskiy, M. Z., Skopetskiy, V. V., Khrusch, V. K., Belyaev, N. N. (1997). Chislennoe modelirovanie rasprostraneniya zagryazneniya v okruzhayuschey srede. Kyiv: Naukova dumka, 368.
- Samarskiy, A. A. (1983). Teoriya differentsial'nykh skhem. Moscow: Nauka.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Mykola Biliaiev, Viktoriya Biliaieva, Tetiana Rusakova, Vitalii Kozachyna, Oleksandr Berlov, Pavlo Semenenko, Valeriia Kozachyna, Iuliia Brazaluk, Viktoriia Klym, Larysa Tatarko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
