Journal of Rocket-Space Technology
Not a member yet
238 research outputs found
Sort by
Simulation of the movement of small rocket in vertical flight
Full text linkДля відпрацювання ракетно-космічних технологій країна повинна мати власні космодроми, які повинні забезпечувати безпечні умови запуску ракет-носіїв (РН). Україна розвивала свої ракетно-космічні технології використовуючи космодроми Байконур і Морський старт. Зараз таких можливостей на Україні немає. Крім того одним з перспективних напрямом є створення дешевих малих РН для запуску малих космічних апаратів на низькі орбіти. Одним із способів відпрацювання таких технологій у відсутності космодромів є запуски створених малих РН вертикально. Об’єкт досліджень – процес руху ракети при вертикальному польоті. Предмет досліджень – вплив параметрів обертання Землі і швидкості повітря на визначення зон падіння РН з вертикальним польотом. Мета роботи – розробка математичної моделі і моделювання руху малих ракет при вертикальному польоті. Рішення задачі відбувається за наступними припущеннями:рух РН відбувається в інерційній системі координат з використанням інерційної системи керування; Земля шар с радіусом Rз=6370 км і рівномірною щільністю;в зоні вертикального польоту Земля плоска;по горизонталі аеродинамічна сила за малою швидкістю не впливає на рух ракети;ось Y обраної системи координат спрямована вертикально у точці старту;ось X спрямована горизонтально у точці старту і напряму обертальна Землі;по осі X РН отримує початкову швидкість, яка визначається обертанням Землі на широті старту. Розроблено методичне забезпечення, яке дозволяє досліджувати процес руху малих ракет при вертикальному польоті з інерційною системою керування і визначати вплив на зони падіння швидкості повітря і швидкості обертання Землі в залежності від характеристик ракети.To develop rocket and space technologies, the country must have its own spaceports, which must provide safe launch conditions for launch vehicles. Ukraine developed its rocket and space technologies using the Baikonur and Sea Launch cosmodromes. Currently, there are no such opportunities in Ukraine. In addition, one of the promising directions is the creation of cheap small RNs for launching small spacecraft into low orbits. One of the ways to work out such technologies in the absence of spaceports is to launch created small RNs vertically. The object of research is the process of rocket motion during vertical flight. The subject of research is the influence of the parameters of the Earth's rotation and air speed on the determination of the fall zones of RH with vertical flight. The purpose of the work is the development of a mathematical model and simulation of the movement of small rockets in vertical flight. The solution of the problem is based on the following assumptions: the movement of the RN occurs in the inertial coordinate system using the inertial control system; Earth is a layer with a radius Rz=6370 km and a uniform density; in the zone of vertical flight, the Earth is flat; horizontally, the aerodynamic force at low speed does not affect the movement of the rocket; the Y axis of the selected coordinate system is directed vertically at the starting point; axis X is directed horizontally at the starting point and in the direction of rotation of the Earth; along the X axis, the RN receives an initial speed determined by the rotation of the Earth at the starting latitude. Methodological support has been developed, which allows you to study the process of movement of small rockets during vertical flight with an inertial control system and to determine the influence of air velocity and Earth's rotation speed on the fall zones depending on the characteristics of the rocket
НАНОЛЕГУВАННЯ АЛЮМІНІЄВОГО СПЛАВУ
No full textThis study investigates the technology of modifying the high-strength aluminum alloy V95 through the use of Al-Sc ligature, aimed at enhancing its mechanical properties, a key focus in the advancement of modern materials. The analysis centers on justifying the selection of scandium as a microalloying element, leveraging its ability to form stable strengthening phases and influence the alloy’s microstructure, alongside the development of heat treatment regimes based on an in-depth analysis of the Al-Sc phase diagram. The outcomes of experimental melts with the addition of 0.2–0.3 wt.% scandium were carefully evaluated, followed by an extensive examination of mechanical properties using the precision TIRAtest300 equipment, which ensured the accuracy of the collected data. The results indicate that scandium modification enhances the homogeneity and fine-grained structure of the alloy, significantly reduces anisotropy in mechanical performance, and markedly improves strength: tensile strength increased by 21.6%, and yield strength by 42.5% compared to the unmodified state. Proposed heat treatment regimes, including homogenization at 470°C for 8 hours to eliminate structural inhomogeneities and aging at 300°C to stimulate the formation of Al₃Sc phases, were identified as critical for maximizing the strengthening effect. Microstructural analysis, conducted with advanced techniques, confirmed a substantial improvement in structural uniformity and a reduction in anisotropy within the modified alloy, a vital factor for its practical implementation. The study offers practical recommendations for adopting scandium modification in aluminum alloys, highlighting the necessity of precise control over heat treatment parameters to achieve desired mechanical characteristics. The findings hold significant potential for application in industries requiring high-strength and lightweight aluminum alloys with enhanced structural properties, particularly in aviation and automotive sectors where material reliability is paramount.В роботі розглянуто технологію модифікування високоміцного алюмінієвого сплаву В95 із застосуванням лігатури Al-Sc, спрямоване на підвищення його механічних характеристик, що має важливе значення для розвитку сучасних матеріалів. Аналіз зосереджено на обґрунтуванні доцільності використання скандію як мікролегуючого елемента, виходячи з його здатності формувати стабільні зміцнювальні фази та впливати на мікроструктуру сплаву, а також на розробці режимів термообробки, заснованій на аналізі фазової діаграми системи Al-Sc. Проведено оцінку результатів експериментальних плавок сплаву В95 з додаванням 0,2–0,3 мас. % скандію, після чого здійснено ґрунтовне дослідження механічних властивостей із використанням обладнання TIRAtest300, що забезпечило високу точність отриманих даних. Отримані результати свідчать про те, що модифікація скандієм сприяє підвищенню однорідності та дрібнозернистості структури сплаву, суттєво зменшує анізотропію механічних показників і забезпечує значне покращення міцності: міцність на розрив зросла на 21,6%, а межа плинності – на 42,5% порівняно з не модифікованим станом. Запропоновані режими термообробки, зокрема гомогенізація при 470°C протягом 8 годин для усунення структурної неоднорідності та старіння при 300°C для стимулювання утворення фаз Al₃Sc, були визначені як ключові для максимізації зміцнюючого ефекту. Мікроструктурний аналіз, виконаний із застосуванням сучасних методик, підтвердив значне покращення однорідності та зниження анізотропії в модифікованому сплаві, що є важливим фактором для його практичного застосування. Дослідження пропонує практичні рекомендації щодо впровадження технології модифікації алюмінієвих сплавів скандієм, наголошуючи на необхідності точного контролю умов термообробки для досягнення бажаних механічних характеристик. Результати мають значний потенціал для використання в галузях, які потребують високоміцних і легких алюмінієвих сплавів із покращеними структурними властивостями, зокрема в авіаційній та автомобільній промисловості, де надійність матеріалів є вирішальною
ПРОЕКТУВАННЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ЗНИЖЕННЯ ЧАСТОТИ ДЛЯ СИСТЕМИ СУПУТНИКОВОГО ЗВ'ЯЗКУ
No full textSatellite communication has served as the foundation for television, radio, and telephone transmission for more than a century. These communications function at extremely high frequencies, primarily 6 GHz for uplink and 4 GHz for downlink. A satellite dish installed on a residence down-converts these high-frequency signals for more efficient utilization. Frequency down-converters are commercially known as Low-Noise Blocks (LNBs). LNBs are responsible for receiving, amplifying, and then down-converting these microwave signals to a lower range of intermediate frequencies. This down-conversion is essential as it enables the signal to be transmitted through relatively inexpensive coaxial cables, in contrast to the costly and impractical waveguides that would be necessary for transmitting the original microwave signals. This paper addresses the design of the three primary components that constitute a frequency down-converter: the Low Noise Amplifier (LNA), the Local Oscillator (LO), and the Frequency Mixer. The intermediate frequencies required for satellite applications typically range from 75 MHz to 900 MHz. This study designs a frequency down-converter that generates an intermediate frequency of 100 MHz. For an input radio frequency of 1 GHz, the oscillator will be designed to operate at a center frequency of 0.9 GHz.
Супутниковий зв’язок слугує основою для телебачення, радіо та телефонної передачі вже понад століття. Ці комунікації працюють на надзвичайно високих частотах, переважно 6 ГГц для висхідної лінії та 4 ГГц для низхідної. Супутникова антена, встановлена на житловому будинку, понижує ці високочастотні сигнали для ефективнішого використання. Частотні перетворювачі відомі на ринку як малошумні блоки (LNB). LNB відповідають за прийом, підсилення, а потім перетворення цих мікрохвильових сигналів у нижчий діапазон проміжних частот. Це перетворення є необхідним, оскільки воно дозволяє передавати сигнал через відносно недорогі коаксіальні кабелі, на відміну від дорогих і непрактичних хвилеводів, які були б потрібні для передавання початкових мікрохвильових сигналів. У цій статті розглядається проектування трьох основних компонентів, що становлять частотний перетворювач: малошумного підсилювача (LNA), локального генератора (LO) та частотного мікшера. Проміжні частоти, необхідні для супутникових застосувань, зазвичай лежать у діапазоні від 75 МГц до 900 МГц. У цьому дослідженні проектується частотний перетворювач, що генерує проміжну частоту 100 МГц. Для вхідної радіочастоти 1 ГГц генератор буде спроектований для роботи на центральній частоті 0,9 ГГц
КОМПОЗИЦІЙНІ ТРУБОПРОВОДИ В СУЧАСНОМУ РАКЕТОБУДУВАННІ
Full text linkThe article provides a comprehensive review of current scientific literature and technological developments in the field of composite linerless cryogenic pipelines intended for application in the aerospace industry. It highlights the growing number of research publications focused on the environmental impact of launch vehicles and presents relevant data illustrating the increase in global launch frequency, as well as the diversification of rocket propellants used in recent years. A comparative analysis of the ecological impact of various propellant types employed in modern launch systems is conducted, with special attention given to the promising performance of cryogenic fuel combinations, particularly liquid oxygen and liquid hydrogen (LOx + LH₂). The classification of cryogenic pipeline and tank constructions is examined, considering both their structural characteristics and material compositions. The advantages and disadvantages of different types, including lined and linerless configurations, are discussed. Special focus is placed on the challenges posed by differential thermal expansion in lined structures, which can compromise structural integrity under cryogenic operating conditions. In contrast, the benefits of linerless designs, such as material homogeneity and potential mass reduction, are emphasized. Studies addressing critical failure modes such as delamination, matrix cracking, and fuel permeation through composite walls are analyzed. The article further explores current manufacturing strategies for filament-wound structures, particularly the use of various mandrel types, including disassemblable, segmented, and dissolvable forms. Advanced fiber placement technologies are evaluated, namely continuous winding, Automated Fiber Placement (AFP), and Automated Tape Laying (ATL). ATL offers high-speed deposition capabilities on simple geometries, while AFP allows for non-geodesic fiber placement and selective reinforcement of stress-prone zones, albeit with lower productivity. The limitations and advantages of both techniques are discussed in the context of aerospace requirements. Finally, the article presents examples of successful developments in linerless composite cryogenic systems achieved by private companies, governmental research centers, and intergovernmental programs. Special attention is given to Ukrainian advancements in this field, including solutions developed at KB Pivdenne.У статті представлено огляд сучасної літератури та актуальних розробок у галузі композиційних безлейнерних кріогенних трубопроводів. Відзначено зростання кількості наукових публікацій, присвячених дослідженню екологічного впливу ракет-носіїв, а також наведено статистичні дані щодо збільшення кількості запусків та розширення спектра використовуваних типів ракетного пального. Проаналізовано вплив основних видів пального, що застосовуються в сучасних носіях, на довкілля, із акцентом на перспективність застосування кріогенних комбінацій, зокрема пари рідкий кисень рідкий водень (LOx + LH₂). Розглянуто класифікацію типів конструкцій трубопроводів і баків для зберігання і подачі кріогенного пального, висвітлено їх переваги та недоліки. Особливу увагу приділено проблемі неоднорідного температурного розширення в конструкціях із лейнерами, а також конструктивним особливостям безлейнерних конструкцій трубопроводів. Проаналізовано наукові джерела, присвячені питанням розшарування, розтріскування та проникності кріогенного пального в композиційні матеріали. Окремо розглянуто підходи до створення формуючих оправок для намотування, зокрема розбірних, розрізних та розчинних. Описано сучасні технології укладання волокна: безперервне намотування, автоматизоване укладання волокон (AFP – Automated Fiber Placement) та стрічки (ATL – Automated Tape Laying). Зазначено, що технологія ATL забезпечує високу швидкість укладання на простих геометріях, проте є менш ефективною для складних контурів через ризик утворення зморшок. Натомість технологія AFP, попри нижчу продуктивність, дозволяє здійснювати укладання волокон по негеодезичних траєкторіях і реалізовувати вибіркове посилення конструкцій. Огляд також включає сучасні публікації, що висвітлюють досягнення у сфері виробництва безлейнерних трубопроводів і баків, а також приклади розробок реалізованих приватними компаніями, державними підприємствами, науково-дослідними установами та міжурядовими організаціями. Наведено також приклади українських інженерних рішень у цій галузі, зокрема створених на базі КБ «Південне»
ЗАСТОСУВАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ У СУЧАСНОМУ АВІАБУДУВАННІ
Full text linkThis article describes the specific features of composite material applications in modern aircraft construction. It presents data on the current state of composite material usage in components and structures and discusses the future prospects for the implementation of advanced materials by leading global aerospace manufacturers. The study highlights the impact of this approach on improving operational efficiency, reducing fuel consumption, noise levels, and the frequency and cost of maintenance. The use of novel materials is expected to sustain the trend toward reducing aircraft weight and to enable further increases in flight speed..У статті розглядаються особливості застосування композиційних матеріалів у сучасному авіабудуванні. Наведено дані щодо існуючого рівня використання композиційних матеріалів в окремих вузлах і конструкціях повітряних суден та розглянуто подальші перспективи застосування нових матеріалів провідними світовими лідерами авіабудування. Показано вплив такого підходу на підвищення ефективності експлуатації авіаційної техніки, зниження витрат на паливо, рівень шуму та кількість і вартість ремонтів. Застосування нових матеріалів дозволить продовжити тенденцію до зниження ваги літальних апаратів та забезпечить можливість подальшого підвищення швидкості
СПОСІБ НАДУВАННЯ ПАЛИВНОГО БАКА РІДИННОЇ РУШІЙНОЇ УСТАНОВКИ РАКЕТИ-НОСІЯ
Full text linkInflating systems (IS) of fuel tanks of rocket launchers (RL) are designed to ensure the necessary pressures of fuel components at the entrances to engines and intake devices (for their continuous operation). They are also needed to create the necessary gas pressure levels in thin-walled fuel tanks for their stability in the active section of the launch vehicle's flight path. The inflation process consists, as a rule, of two stages - pre-launch inflation (PI) and main (flight) inflation (MI). The PI system is intended only to ensure the required pressure of the fuel components at the entrance to the pumps using the pressure in the tanks at the start-up stage of the RC. For the first stages of the RC, and sometimes the second, they work on the ground before the very start of the RC. The MI system is designed to ensure the stability of the thin-walled structure of the tank, the cavitation-free operation of the intake device and the uninterrupted operation of the RC pumps during its operation in flight. The invention presented in the article can significantly improve the process of inflating fuel tanks of liquid propulsion units (RC), its main tasks are to simplify the design and increase reliability, reduce mass and reduce the cost of the system that implements it. This is solved by the fact that, according to the invention, at the stage of pre-launch inflation, thermal energy is injected into the free volume of the fuel tank with the help of electric current from the starting position, the upper bottom of the tank is shielded from the heat flow, after the launch of the launch vehicle, thermal energy is injected into the tank by with the help of an electric current from the side of the launch vehicle, after which hot inflation gas is injected into the tank along its longitudinal axis.Системи наддування (СН) паливних баків ракетних установок (РУ) призначені для забезпечення необхідних тисків компонентів палива на входах у двигуни і забірні пристрої (для їх безперервної роботи). Також вони потрібні для створення необхідних рівнів тисків газу в тонкостінних паливних баках для їх стійкості на активній ділянці траєкторії польоту ракето-носія (РН). Процес наддування складається, як правило, з двох етапів – передпускового наддування (ПН) і основного (польотного) наддування (ОН). Система ПН призначена тільки для забезпечення потрібного тиску компонентів палива на вході в насоси за допомогою тиску в баках на етапі запуску РУ. Для перших ступенів РН, а іноді і других, вони працюють ще на землі перед самим стартом РН. Система ОН призначена для забезпечення стійкості тонкостінної конструкції бака, безкавітаційної роботи забірного пристрою та беззривної роботи насосів РУ при її роботі в польоті. Представлений в статті винахід може значно поліпшити процес наддування паливних енергію в бак за допомогою електричного струму з борту ракети-носія, після чого вводять в бак вздовж його поздовжньої осі гарячий газ баків рідинних рушійних установок (РУ), його основні задачі це спрощення конструкції і підвищення надійності, зниження маси і здешевлення системи, яка його реалізує. Це вирішується тим, що відповідно до винаходу, на етапі передпускового наддування у вільний об’єм паливного баку вводять теплову енергію за допомогою електричного струму зі стартової позиції, екранують верхнє днище бака від теплового потоку, після старту ракети-носія вводять теплову наддування
АНАЛІЗ ЧУТЛИВОСТІ СТАТИСТИЧНИХ КРИТЕРІЇВ ДО ПАРАМЕТРІВ ГЕНЕРАЦІЇ ПCЕВДОВИПАДКОВИХ ВЕЛИЧИН
Full text linkThis paper examines the influence of the random number generator initialization parameter (seed) on the reliability of statistical conclusions derived from the Kolmogorov-Smirnov and Froncini tests. The object of the study is statistical goodness-of-fit tests, while the subject is the influence of the seed parameter on the outcomes of these tests for different sample sizes. The research aims to determine the role of the seed parameter in shaping statistical conclusions and to develop recommendations for ensuring the robustness of statistical testing results. The methodology is based on a series of numerical experiments with samples of various sizes (n = 10, 20, 30, 40, 100, 200), generated using different seed values ranging from 0 to 100. For each sample, the Kolmogorov-Smirnov and Froncini tests were applied, and the probability of correct statistical decisions was evaluated. The results demonstrate that the Kolmogorov-Smirnov test is sensitive to changes in the seed parameter, particularly for small sample sizes: for n = 10, the probability of a correct decision does not exceed 67%, while for n = 200, this probability increases to 94.5%. In contrast, the Froncini test shows complete independence from the seed parameter, regardless of sample size, confirming its robustness and reliability. Therefore, the Froncini test is recommended for scenarios where the stability of statistical testing outcomes is critical. The scientific novelty of the study lies in quantifying the influence of the random number generator's initialization parameter on the results of widely used statistical criteria and in demonstrating the advantages of the Froncini test for ensuring reliable statistical conclusions. The practical significance of the study is the formulation of recommendations for selecting the minimum necessary sample size and appropriate statistical criteria to enhance the stability of results when working with random data.У статті проведено дослідження впливу параметра ініціалізації генератора псевдовипадкових чисел (seed) на достовірність статистичних висновків, що ґрунтуються на використанні критерію Колмогорова-Смирнова та критерію Фронцині. Об’єктом дослідження є статистичні критерії відповідності, а предметом – вплив параметра seed на результати цих критеріїв за різних обсягів вибірок. Метою дослідження є визначення ролі параметра ініціалізації генератора у формуванні статистичних висновків та розроблення рекомендацій щодо забезпечення надійності результатів статистичних перевірок. Методологія дослідження ґрунтується на проведенні чисельних експериментів із вибірками різного обсягу (n = 10, 20, 30, 40, 100, 200), що генерувалися за різних значень seed у діапазоні від 0 до 100. Для кожної вибірки застосовувалися критерії Колмогорова-Смирнова та Фронцині, а результати оцінювалися за ймовірністю правильного статистичного рішення. Результати дослідження показали, що критерій Колмогорова-Смирнова є нестійким до зміни параметра seed при малих обсягах вибірки: ймовірність отримання правильного висновку для n = 10 становить лише 67%, тоді як при n = 200 ця ймовірність зростає до 94,5%. Натомість критерій Фронцині демонструє стійкість до зміни seed незалежно від обсягу вибірки. Це дозволяє рекомендувати критерій Фронцині для застосування в умовах, де важлива стабільність результатів статистичного тестування. Наукова новизна роботи полягає у виявленні кількісного впливу параметра ініціалізації генератора випадкових чисел на результати поширених статистичних критеріїв та демонстрації переваг використання критерію Фронцині для забезпечення надійності статистичних висновків. Практична цінність дослідження полягає у формулюванні рекомендацій щодо вибору обсягу вибірки та статистичних критеріїв для підвищення стійкості результатів аналізу при роботі з випадковими даними
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ АЕРОДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛЕЙ МАЛИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ СХЕМИ «ЛІТАЮЧЕ КРИЛО»
Full text linkSignificant interest in small unmanned aerial vehicles, which are widely used to solve such tasks as surveillance, communication, reconnaissance and other specialized missions in both civil and military spheres, as well as constantly increasing requirements for the efficiency of such vehicles, determine the relevance of research aimed at improving their aerodynamic characteristics. A feature of such vehicles is their operation in the range of low Reynolds numbers (Re ~10⁵…10⁶), which significantly affects the development of the boundary layer and the mechanism of flow disruption. The article presents an analysis of the results of experimental studies of the aerodynamic characteristics of small aircraft models according to the “flying wing” scheme, built on the basis of Clark and LRN profiles. The experiments were carried out in a subsonic wind tunnel using three-component weight measurements, as well as flow visualization methods. The models were created with the implementation of variable wing profile thickness along the span, the use of swept and V-shape, ridge tips and were manufactured using the 3D printing method. It was established that both models are characterized by the formation of a separation bubble even at small angles of attack, which leads to an increase in drag. A comparative analysis of the dependences of lift, drag and aerodynamic quality on the angle of attack showed that the model with the Clark forming profile demonstrates higher aerodynamic quality, while the model with the LRN profile has better resistance to flow disruption. The results obtained are of practical importance for optimizing the geometry of small UAVs, increasing their energy efficiency, flight duration and reliability also in conditions of turbulence and wind gusts. They can also be used to verify numerical methods for modeling the flow and developing new design solutions in the field of experimental aerodynamics.Значний інтерес до малих безпілотних літальних апаратів, які знаходять широке застосування для вирішення таких завдань, як спостереження, забезпечення зв’язку, розвідка та виконання інших спеціалізованих місій як у цивільних так і військових сферах, а також постійно зростаючі вимоги до ефективності таких апаратів, зумовлюють актуальність досліджень, спрямованих на вдосконалення їх аеродинамічних характеристик. Особливістю таких апаратів є робота в діапазоні низьких чисел Рейнольдса (Re ~10⁵…10⁶), що істотно впливає на розвиток прикордонного шару та механізм зриву потоку. У статті наведено аналіз результатів експериментальних досліджень аеродинамічних характеристик моделей малих літальних апаратів за схемою «літаюче крило», побудованих на основі профілів Clark та LRN. Експерименти проведено у дозвуковій аеродинамічній трубі із застосуванням трикомпонентних вагових вимірювань, а також методів візуалізації потоку. Моделі було створено із реалізацією змінної товщини профілю крила за розмахом, застосуванням стрілоподібності та V-подібності, гребеневих законцовок та виготовлено методом 3D-друку. Встановлено, що для обох моделей характерне утворення відривного пузиря вже за малих кутів атаки, що призводить до зростання лобового опору. Порівняльний аналіз залежностей підйомної сили, опору та аеродинамічної якості від кута атаки показав, що модель із утворюючим профілем Clark демонструє вищу аеродинамічну якість, в той час як модель із профілем LRN має кращу стійкість до зриву потоку. Отримані результати мають практичне значення для оптимізації геометрії малих БПЛА, підвищення їх енергоефективності, тривалості польоту та надійності також в умовах турбулентності та поривів вітру. Також вони можуть бути використані для верифікації чисельних методів моделювання обтікання та розробки нових конструктивних рішень у сфері експериментальної аеродинаміки
Методичне забезпечення для визначення програми кута тангажу ракети-носія при виведенні космічних апаратів на кругові орбіти
Full text linkMost modern satellite systems use circular orbits to maintain the stability of constellations in outer space. The insertion of spacecraft into such orbits is carried out using launch vehicles, where the choice of the optimal pitch angle is particularly important. This choice enables either an increase in the payload mass delivered to orbit or access to higher orbits with a given payload. An analysis of telemetry data on the pitch angle variation of the Falcon 9 launch vehicle (LV) revealed patterns in the changes of the horizontal and vertical velocity components of the LV, which were not considered in previous models.The purpose of this study is to develop methodological support for creating an optimal pitch angle program based on the initial data of the LV during the insertion of spacecraft into circular orbits. The study addresses the problem of designing a pitch angle program for a launch vehicle with an inertial guidance system intended for placing a spacecraft into a circular orbit. A relationship between the pitch angles in the inertial and orbital coordinate systems is established. To select a model for the variation of the horizontal and vertical velocity components, the velocity change characteristics of the Falcon 9 launch vehicle were used. These dependencies are proposed to be described by parabolic functions.As a result of the conducted research, methodological support was developed to determine the pitch angle program of the LV through vertical and horizontal velocity components using parabolic functions. An analytical relationship was obtained for determining the parameters of the proposed model based on the final motion data of the LV during spacecraft insertion into a circular orbit. The analytical dependencies of the model parameters are consistent with numerical simulation results, confirming the reliability of the obtained findings. The developed methodological support enables the formation of a pitch angle motion program for the LV that is close to optimal, based on the initial LV characteristics and the final data for spacecraft insertion into circular orbits.Більшість сучасних супутникових систем для підтримки стабільності угруповань у космічному просторі використовують кругові орбіти. Виведення космічних апаратів на такі орбіти здійснюється за допомогою ракет-носіїв, де особливо важливим є вибір оптимального кута тангажу. Це дозволяє або збільшити корисне навантаження, що виводиться на орбіту, або забезпечити вихід на більш високі орбіти при заданому навантаженні. Проведений аналіз телеметрії зміни кута тангажу ракети-носія (РН) Falcon 9 виявив закономірності зміни складових горизонтальної і вертикальної швидкості РН, які у попередніх моделях не враховуються. Мета роботи – розробка методичного забезпечення для створення програми оптимального кута тангажу з використанням вихідних даних ракети-носія при виводі космічних апаратів на кругові орбіти. Розглядається задача розробки програми кута тангажу для ракети-носія з інерційною системою наведення, призначеної для виведення космічного апарата на кругову орбіту. Встановлена залежність між кутами тангажу в інерційній і орбітальній системах координат. Для вибору моделі зміни горизонтальної і вертикальної складових швидкості руху ракети-носія були взяті характеристики зміни цих швидкостей на ракеті-носії Falcon 9. Запропоновано описати ці залежності параболічними функціями. В результаті проведеного дослідження створено методичне забезпечення для визначення програми кута тангажу ракети-носія через вертикальну та горизонтальну складові швидкості за допомогою параболічних функцій. Отримана аналітична залежність обрання параметрів запропонованої моделі від кінцевих даних руху ракети-носія при виводі космічного апарата на кругову орбіту. Отримані аналітичні залежності параметрів моделі збігаються з результатами чисельного моделювання, що підтверджує достовірність отриманих результатів. Створено методичне забезпечення дозволяє за початковими харакеристиками РН і кінцевиви даними виводу космічного апарата на кругові орбіти формувати програму руху ракети-носія по куту тангажа близькою до ортимальної
Аналіз стійкості системи керування автономного мобільного робота
Full text linkThe results of a stability study for control systems with forward and reverse cross-talk are presented. The object of control is an autonomous mobile robot with an aggregate-modular design. The control system of the considered class of mobile robots is multidimensional and provides, in general, three control buses for the platform, chassis and attachments. The interconnection of control channels arises due to the dynamic features of the object and is determined by the design variant of the mobile robot. To overcome the interaction, a series compensator and correction circuit are added to each control channel. If the nomenclature of the chassis and attached equipment is known, then at the design stage, the transfer functions of the corrective circuits for each channel of the control system can be calculated in advance. For example, an autonomous mobile robot with a manipulator is considered. The design consists of a four-wheel drive platform and an anthropomorphic manipulator consisting of a ring rotating around a vertical axis and rod links (arms) connected by fifth-class rotary kinematic pairs. The control system for an autonomous mobile robot with a manipulator in each mode of operation contains at least four control channels with cross-connections due to the physical properties of the control object. With the help of the introduction of the corrective circuit, it was possible to achieve absolute autonomy of the control system. According to the logarithmic frequency characteristics for each of the cross-connections, the stability reserves of the autonomous control channels are determined. The stability of autonomous regulation channels determines the stability of the considered BSAR. The research results can be used in the development of algorithms for group control of AMR.Представлені результати дослідження стійкості для систем керування з прямим та зворотним перехресним зв’язком. Об’єкт керування - автономний мобільний робот з агрегатно-модульною конструкцією. Система керування розглянутого класу мобільних роботів є багатовимірною і передбачає у загальному випадку три шини керування для платформи, шасі та навісного обладнання. Взаємозв’язок каналів керування виникає за рахунок динамічних особливостей об’єкту і визначається варіантом конструкції мобільного робота. Для подолання взаємозв’язку у кожний канал керування додано послідовний компенсатор і коригуючий ланцюг. Якщо номенклатура шасі та навісного обладнання відома, то на етапі проектування можна заздалегідь розрахувати передаточні функції коригіючих ланцюгів для кожного каналу системи керування. Для прикладу розглянуто автономний мобільний робот з маніпулятором. Конструкція складається з повнопривідної чотирьохколісної платформи, та антропоморфного маніпулятора складеного з кільця, що обертається навколо вертикальної вісі, та стрижневих ланок (руки), з’єднаних ротаційними кінематичними парами п’ятого класу. Система керування для автономного мобільного робота з маніпулятором на кожному режимі роботи містить щонайменше чотири канали керування з перехресними зв’язками, обумовленими фізичними властивостями об’єкту керування. За допомогою введення коригуючого контуру вдалося домогтися абсолютної автономності системи керування. За логарифмічними частотними характеристиками для кожного з перехресних зв’язків визначено запаси стійкості автономних каналів регулювання.Стійкість автономних каналів регулювання обумовлює стійкість розглянутої БСАР. Результати досліджень можна застосовувати при розробці алгоритмів групового керування АМР