Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43659
| Назва: | Substantiation of the protection system’s technical outline for the aerospace objects |
| Інші назви: | Обґрунтування технічного обрису систем захисту аерокосмічних систем |
| Автори: | Лобунько, Олександр Петрович Іскра, Олександр Олександрович Lobunko, Oleksandr Iskra, Oleksandr |
| Приналежність: | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, Україна National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine |
| Бібліографічний опис: | Lobunko O. Substantiation of the protection system’s technical outline for the aerospace objects / Oleksandr Lobunko, Oleksandr Iskra // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2023. — Vol 112. — No 4. — P. 102–114. |
| Bibliographic description: | Lobunko O., Iskra O. (2023) Substantiation of the protection system’s technical outline for the aerospace objects. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 112, no 4, pp. 102-114. |
| Є частиною видання: | Вісник Тернопільського національного технічного університету, 4 (112), 2023 Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 4 (112), 2023 |
| Журнал/збірник: | Вісник Тернопільського національного технічного університету |
| Випуск/№ : | 4 |
| Том: | 112 |
| Дата публікації: | 19-гру-2023 |
| Дата подання: | 31-жов-2023 |
| Дата внесення: | 21-січ-2024 |
| Видавництво: | ТНТУ TNTU |
| Місце видання, проведення: | Тернопіль Ternopil |
| DOI: | https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2023.04.102 |
| УДК: | 536.24 |
| Теми: | фактори середовища тепловий потік навантаження система захисту покриття ізоляція Environment factors thermal flow load protection system insulation isolation |
| Кількість сторінок: | 13 |
| Діапазон сторінок: | 102-114 |
| Початкова сторінка: | 102 |
| Кінцева сторінка: | 114 |
| Короткий огляд (реферат): | Космічні апарати під час експлуатації піддаються впливу чисельних факторів, специфічних для космічного середовища. Проєктування космічного апарату – складна науково-технічна задача, в ході розв’язування якої необхідно враховувати можливу руйнівну дію факторів навколишнього середовища на конструктивні елементи та системи апарату. В ході проєктування у концепцію апарату мають бути закладені засоби його захисту від дії середовищних факторів, а проєктування захисних систем повинно бути тісно ув’язаним із іншими конструктивними рішеннями для даного апарату з метою забезпечення його функціонування в очікуваних експлуатаційних умовах. Оглянуто основні фактори космічного середовища, що впливають на космічний апарат. Серед таких факторів виділено специфічні температурні умови, вплив глибокого вакууму, радіаційний вплив та дію мікрометеорних часток. Зазначаються найбільш суттєві ризики, зумовлені впливом даних факторів на конструкцію й системи космічного апарату. В якості таких ризиків визначено порушення теплового режиму космічного апарату, поверхневий знос конструктивних матеріалів та мастил, зміна властивостей матеріалів під дією радіаційного випромінювання та вплив на здоров’я екіпажу, ерозійний вплив мікрометеорних часток. Наведено основні формули для кількісного оцінювання впливу зазначених факторів космічного середовища. Визначено світові тенденції розвитку систем захисту космічних апаратів від зазначених факторів. Розглянуто різновиди пасивних та активних систем теплового захисту, радіаційного захисту, способи зниження впливу глибокого вакууму та ерозійної дії мікрометеорних часток. Обґрунтовано технічний обрис перспективних засобів захисту. Сформовано основні вимоги до засобів теплового захисту, запропоновано основні етапи досліджень систем захисту космічних апаратів, у контексті яких цикл функціонування багаторазового космічного апарату «пуск» – «повернення» поділяється на чотири стадії з певним характерним набором середовищних факторів. Запропоновано алгоритм розрахунку системи пасивного теплового захисту для космічного апарату багаторазового використання під час атмосферного спуску During their operational time, spacecraft are exposed to numerous factors, which are specific to the space environment. Spacecraft designing is a complex scientific and technical problem, which solution necessarily requires taking into account the possible effect of these factors on the structural elements and systems of the vehicle, including protective means in its concept and ensuring its functioning in the expected operational conditions. This paper presents a review of the main space environment factors, which affects the spacecraft, defines global trends in the protection systems’ development and substantiation of the perspective protection system’s technical configuration |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/43659 |
| ISSN: | 2522-4433 |
| Власник авторського права: | © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2024 |
| URL-посилання пов’язаного матеріалу: | https://doi.org/10.1117/1.OE.55.11.119802 https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119405 https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258480 https://doi.org/10.3390/en16031231 https://doi.org/10.3390/aerospace10030319 https://doi.org/10.3390/app11156916 https://doi.org/10.3390/fib9100060 https://doi.org/10.1063/5.0046599 https://doi.org/10.1029/2018SW001913 https://doi.org/10.3390/life13030790 https://doi.org/10.1016/j.lssr.2020.05.001 https://doi.org/10.1029/2018SW002042 https://doi.org/10.3390/radiation3010005 https://doi.org/10.1002/9781119971009 https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4218 https://er.chdtu.edu.ua/bitstream/ChSTU/4561/1/%D0%97%D0%B1%D1%96%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2%20%D0%9C%D0%9D%D0%A2%D0%9A%20%D0%94%D0%9F%D0%A1-2023.pdf#page=19 |
| Перелік літератури: | 1. Black R. J., Costa J. M., Zarnescu L., Hackney D. A., Moslehi B., & Peters K. J. (2016). Errata: Fiber-optic temperature profiling for thermal protection system heat shields. Optical Engineering. 55 (11). https://doi.org/10.1117/1.OE.55.11.119802 2. Brociek R., Hetmaniok E., & Słota D. (2022). Reconstruction of aerothermal heating for the thermal protection system of a reusable launch vehicle. Applied Thermal Engineering. 219. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119405 3. Hilorme T., Nakashydze L., Mazyrik S., Gabrinets V., Kolbunov V., & Gomilko I. (2022). Substantiation for the selection of parameters for ensuring electro-thermal protection of solar batteries in spacecraft power systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 3 (8 (117)). Р. 17–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258480 4. Ma S., Zhang S., Wu J., Zhang Y., Chu W., & Wang Q. (2023). Experimental Study on Active Thermal Protection for Electronic Devices Used in Deep – Downhole – Environment Exploration. Energies. 16. 1231. https://doi.org/10.3390/en16031231 5. Piacquadio S., Pridöhl D., Henkel N., Bergström R., Zamprotta A., Dafnis A., & Schröder K.-U. (2023). Comprehensive Comparison of Different Integrated Thermal Protection Systems with Ablative Materials for Load-Bearing Components of Reusable Launch Vehicles. Aerospace. 10, 319. https://doi.org/10.3390/aerospace10030319 6. Xu Q., Li S., & Meng Y. (2021). Optimization and Re-Design of Integrated Thermal Protection Systems Considering Thermo-Mechanical Performance. Applied Sciences. 11. https://doi.org/10.3390/app11156916 7. Blachowicz T., Ehrmann A. (2021). Shielding of Cosmic Radiation by Fibrous Materials. Fibers. 9. 60. URL: https://doi.org/10.3390/fib9100060. https://doi.org/10.3390/fib9100060 8. Chowdhury R. P., Stegeman L., Padilla R. F. S., Lund M. L., Madzunkov S., Fry D., & Bahadori A. A. (2021). Space radiation electrostatic shielding scaling laws: Beam-like and isotropic angular distributions. Journal of Applied Physics. 130. https://doi.org/10.1063/5.0046599 9. Copeland K., Friedberg W. (2021). Ionizing Radiation and Radiation Safety in Aerospace Environments. Civil Aerospace Medical Institute FAA. 10. Hands A. D. P., Ryden K. A., Meredith N. P., Glauert S. A., & Horne R. B. (2018). Radiation effects on satellites during extreme space weather events. Space Weather. 16. P. 1216–1226. https://doi.org/10.1029/2018SW001913 11. Loffredo F., Vardaci E., Bianco D., Di Nitto A., & Quarto M. (2023). Radioprotection for Astronauts’ Missions: Numerical Results on the Nomex Shielding Effectiveness. Life. 13. 790. https://doi.org/10.3390/life13030790 12. Naito M., Kodaira S., Ogawara R., Tobita K., Someya Y., Kusumoto T., Kusano H., Kitamura H., Koike M., Uchihori Y., Yamanaka M., Mikoshiba R., Endo T., Kiyono N., Hagiwara Y., Kodama H., Matsuo S., Takami Y., Sato T., & Orimo S. (2020). Investigation of shielding material properties for effective space radiation protection. Life Sciences in Space Research, 26. P. 69–76. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2020.05.001 13. Zheng Y., Ganushkina N. Y., Jiggens P., Jun I., Meier M., Minow J. I., O’Brien T. P., Pitchford D., Shprits Y., Tobiska W. K., Xapsos M. A., Guild T. B., Mazur J. E., & Kuznetsova M. M. (2019). Space Radiation and Plasma Effects on Satellites and Aviation: Quantities and Metrics for Tracking Performance of Space Weather Environment Models. Space Weather. 17 (10). P. 1384–1403. https://doi.org/10.1029/2018SW002042 14. Ferrone K., Willis C., Guan F., Ma J., Peterson L., & Kry S. (2023). A Review of Magnetic Shielding Technology for Space Radiation. Radiation. 3. 46–57. URL: https://doi.org/10.3390/radiation3010005. https://doi.org/10.3390/radiation3010005 15. Christiansen E. L. (2009). Handbook for Designing MMOD Protection. Astromaterials Research and Exploration Science Directorate, Human Exploration Science Office, NASA Johnson Space Center. 16. Rodmann J., Miller A., Traud M., Bunte K. D., & Millinger M. (2021). Micrometeoroid Impact Risk Assessment for Interplanetary Missions. 8th European Conference on Space Debris, ESA Space Debris Office. 17. Fortescue P. W., Swinerd G., Stark.(2011). Spacecraft systems engineering (4th ed.). John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/9781119971009 18. Karpinos B. S., Korovin A. V., Lobunko O. P., Vedishcheva M.Y. Operational damage of aircraft turbojet twin-circuit engines with afterburners. Journal Vesnik dyvtomobilnosti. Zaporizhzhya. 2014. P. 18–24. 19. Lobunko O. P., Iskra O. O. Substantiation of the protection system’s configuration for the reusable spacecraft. III International Scientific and Practical Conference science in the environment of rapid changes: materials of the International Scientific and Practical Conference, Belgium, Brussel, 16–18 August 2023. P. 189–194. ISBN 978-2-8037-1533-6. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4218. 20. Lobunko O., Iskra O. Mathematical Modeling of the Thermal Conditions of Aerospace Products’ Protection Systems. Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsiia «Datchyky, prylady ta systemy – 2023»: materialy Mizhnar. nauk.-tekhn. konf., Ukraina, Cherkasy, 12–14 veresnia 2023. P. 8–10. URL: https://er.chdtu.edu.ua/bitstream/ChSTU/4561/1/%D0%97%D0%B1%D1%96%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2%20%D0%9C%D0%9D%D0%A2%D0%9A%20%D0%94%D0%9F%D0%A1-2023.pdf#page=19 |
| References: | 1. Black R. J., Costa J. M., Zarnescu L., Hackney D. A., Moslehi B., & Peters K. J. (2016). Errata: Fiber-optic temperature profiling for thermal protection system heat shields. Optical Engineering. 55 (11). https://doi.org/10.1117/1.OE.55.11.119802 2. Brociek R., Hetmaniok E., & Słota D. (2022). Reconstruction of aerothermal heating for the thermal protection system of a reusable launch vehicle. Applied Thermal Engineering. 219. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119405 3. Hilorme T., Nakashydze L., Mazyrik S., Gabrinets V., Kolbunov V., & Gomilko I. (2022). Substantiation for the selection of parameters for ensuring electro-thermal protection of solar batteries in spacecraft power systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 3 (8 (117)). R. 17–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258480 4. Ma S., Zhang S., Wu J., Zhang Y., Chu W., & Wang Q. (2023). Experimental Study on Active Thermal Protection for Electronic Devices Used in Deep – Downhole – Environment Exploration. Energies. 16. 1231. https://doi.org/10.3390/en16031231 5. Piacquadio S., Pridöhl D., Henkel N., Bergström R., Zamprotta A., Dafnis A., & Schröder K.-U. (2023). Comprehensive Comparison of Different Integrated Thermal Protection Systems with Ablative Materials for Load-Bearing Components of Reusable Launch Vehicles. Aerospace. 10, 319. https://doi.org/10.3390/aerospace10030319 6. Xu Q., Li S., & Meng Y. (2021). Optimization and Re-Design of Integrated Thermal Protection Systems Considering Thermo-Mechanical Performance. Applied Sciences. 11. https://doi.org/10.3390/app11156916 7. Blachowicz T., Ehrmann A. (2021). Shielding of Cosmic Radiation by Fibrous Materials. Fibers. 9. 60. URL: https://doi.org/10.3390/fib9100060. https://doi.org/10.3390/fib9100060 8. Chowdhury R. P., Stegeman L., Padilla R. F. S., Lund M. L., Madzunkov S., Fry D., & Bahadori A. A. (2021). Space radiation electrostatic shielding scaling laws: Beam-like and isotropic angular distributions. Journal of Applied Physics. 130. https://doi.org/10.1063/5.0046599 9. Copeland K., Friedberg W. (2021). Ionizing Radiation and Radiation Safety in Aerospace Environments. Civil Aerospace Medical Institute FAA. 10. Hands A. D. P., Ryden K. A., Meredith N. P., Glauert S. A., & Horne R. B. (2018). Radiation effects on satellites during extreme space weather events. Space Weather. 16. P. 1216–1226. https://doi.org/10.1029/2018SW001913 11. Loffredo F., Vardaci E., Bianco D., Di Nitto A., & Quarto M. (2023). Radioprotection for Astronauts’ Missions: Numerical Results on the Nomex Shielding Effectiveness. Life. 13. 790. https://doi.org/10.3390/life13030790 12. Naito M., Kodaira S., Ogawara R., Tobita K., Someya Y., Kusumoto T., Kusano H., Kitamura H., Koike M., Uchihori Y., Yamanaka M., Mikoshiba R., Endo T., Kiyono N., Hagiwara Y., Kodama H., Matsuo S., Takami Y., Sato T., & Orimo S. (2020). Investigation of shielding material properties for effective space radiation protection. Life Sciences in Space Research, 26. P. 69–76. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2020.05.001 13. Zheng Y., Ganushkina N. Y., Jiggens P., Jun I., Meier M., Minow J. I., O’Brien T. P., Pitchford D., Shprits Y., Tobiska W. K., Xapsos M. A., Guild T. B., Mazur J. E., & Kuznetsova M. M. (2019). Space Radiation and Plasma Effects on Satellites and Aviation: Quantities and Metrics for Tracking Performance of Space Weather Environment Models. Space Weather. 17 (10). P. 1384–1403. https://doi.org/10.1029/2018SW002042 14. Ferrone K., Willis C., Guan F., Ma J., Peterson L., & Kry S. (2023). A Review of Magnetic Shielding Technology for Space Radiation. Radiation. 3. 46–57. URL: https://doi.org/10.3390/radiation3010005. https://doi.org/10.3390/radiation3010005 15. Christiansen E. L. (2009). Handbook for Designing MMOD Protection. Astromaterials Research and Exploration Science Directorate, Human Exploration Science Office, NASA Johnson Space Center. 16. Rodmann J., Miller A., Traud M., Bunte K. D., & Millinger M. (2021). Micrometeoroid Impact Risk Assessment for Interplanetary Missions. 8th European Conference on Space Debris, ESA Space Debris Office. 17. Fortescue P. W., Swinerd G., Stark.(2011). Spacecraft systems engineering (4th ed.). John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/9781119971009 18. Karpinos B. S., Korovin A. V., Lobunko O. P., Vedishcheva M.Y. Operational damage of aircraft turbojet twin-circuit engines with afterburners. Journal Vesnik dyvtomobilnosti. Zaporizhzhya. 2014. P. 18–24. 19. Lobunko O. P., Iskra O. O. Substantiation of the protection system’s configuration for the reusable spacecraft. III International Scientific and Practical Conference science in the environment of rapid changes: materials of the International Scientific and Practical Conference, Belgium, Brussel, 16–18 August 2023. P. 189–194. ISBN 978-2-8037-1533-6. URL: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/4218. 20. Lobunko O., Iskra O. Mathematical Modeling of the Thermal Conditions of Aerospace Products’ Protection Systems. Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsiia "Datchyky, prylady ta systemy – 2023": materialy Mizhnar. nauk.-tekhn. konf., Ukraina, Cherkasy, 12–14 veresnia 2023. P. 8–10. URL: https://er.chdtu.edu.ua/bitstream/ChSTU/4561/1/%D0%97%D0%B1%D1%96%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%96%D0%B0%D0%BB%D1%96%D0%B2%20%D0%9C%D0%9D%D0%A2%D0%9A%20%D0%94%D0%9F%D0%A1-2023.pdf#page=19 |
| Тип вмісту: | Article |
| Розташовується у зібраннях: | Вісник ТНТУ, 2023, № 4 (112) |
Файли цього матеріалу:
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.