Парирование сверхмалой утечки атмосферы пилотируемого космического комплекса

Язык труда и переводы:
УДК:
629.786
Дата публикации:
05 февраля 2023, 14:25
Категория:
Секция 13. Баллистика, аэродинамика летательных аппаратов и управление космическими полетами
Авторы
Аннотация:
Рассматривается проблема поиска повреждения оболочки пилотируемых космических комплексов, сопровождающихся потерей атмосферы жилых отсеков. Атмосфера пилотируемых космических комплексов аналогична земной, как по давлению, так и по газовому составу. Сохранность атмосферы пилотируемых космических комплексов обеспечивается герметичной оболочкой корпуса, выполненной из алюминиевого сплава. Между модулями, а также между отсеками модулей имеются люки, которые при необходимости могут закрываться и, там самым, создавать изолированные объемы. Особое внимание уделено локализации повреждений при обнаружении сверхмалой течи.
Ключевые слова:
разгерметизация, поиск утечки атмосферы, пилотируемый космический комплекс, течеискатель
Основной текст труда

Современные пилотируемые космические комплексы (ПКК) представляют собой сборные конструкции из орбитальных модулей, внутренние объемы которых создают единое жизненное пространство для находящихся на борту экипажей [1]. Очевидно, что безопасность пребывания экипажа на борту ПКК зависит от стабильности давления в жилых отсеках. В силу особой важности контроль давления выполняется в непрерывном режиме средствами бортовой диагностики. Спад давления с темпом больше допустимого является признаком разгерметизации, о чем автоматика незамедлительно информирует экипаж, который предпринимает действия по локализации повреждения оболочки. Такой тип нештатных ситуаций относится к расчетным, а действия по парированию регламентируются эксплуатационной документаций [2].

В зависимости от темпа падения давления и возможных последствий различают взрывную, быструю и медленную разгерметизацию, распознаваемые средствами бортовой диагностики, а также сверхмалую утечку, распознаваемую аналитическими и статистическими методами.

При выявлении разгерметизации экипаж приступает к поиску места повреждения оболочки с точностью до отсека последовательным закрытием люков. Прекращение падения давления в основной части ПКК с одновременным ускорением спада давления в очередном изолированном отсеке служит признаком его негерметичности и экипаж при наличии возможности входит в отсек для определения и изоляции места течи [3, 4].

Поиск места течи может выполняться экипажем органолептическими и инструментальными методами. Для этого проводится визуальный осмотр поверхности оболочки отсека в сочетании с прослушиванием и фиксацией звука истекающего воздуха (шипения). Также для определения места течи могут использоваться компактные течеискатели различных типов.

Анализ известных случаев разгерметизации ПКК показал, что органолептические методы поиска места утечки наиболее эффективны в случаях взрывной, быстрой и медленной разгерметизации, когда экипаж, опираясь на собственные наблюдения и ощущения, определяет место утечки, а применение течеискателя позволяет ускорить определение его местонахождения.

В случае сверхмалой течи применение органолептических и инструментальных методов по причине их недостаточной чувствительности не всегда может быть успешным, вследствие чего для локализации повреждения могут применяться специальные методы, среди которых:

  • установка герметичных куполов над частями оболочки, предположительно имеющими повреждения;
  • размещение в изолированном отсеке свободнолетающих частиц с последующим контролем их группового осаждения;
  • анализ движения свободнолетающих частиц в изолированном объеме и др.

Исследование проблемы парирования сверхмалой утечки атмосферы ПКК показало, что требуется разработка методических рекомендаций экипажу по поиску микроповреждений оболочки, учитывающих наличие и направление движения струй газа в негерметичном отсеке, воздействие на свободнолетающие частицы указанных струй газа и сил инерции при полете ПКК в орбитальной ориентации. Также требуется разработка специальных течеискателей, имеющих необходимую чувствительность для обнаружения истечения малых масс газа в вакуум и находящихся внутри контролируемого на герметичность отсека ПКК.

Литература
  1. Space Station Assembly. URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/structure/elements/space-station-assembly (accessed November 29, 2022).
  2. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами: в 2 ч. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010, ч.2, 426 с.
  3. Спирин А.И., Николаева О.А. Методические подходы к парированию аварийных ситуаций на международной космической станции. Космическая техника и технологии, 2020, № 1 (28), с. 48–59. DOI: https://doi.org/10.33950/spacetech-2308-7625-2020-1-48-59
  4. Николаева О.А., Спирин А.И. Концепция парирования аварийных ситуаций на МКС с двумя кораблями-спасателями (на примере разгерметизации). Актуальные проблемы российской космонавтики. Труды XXXV Академических чтений по космонавтике: сб. тез. Москва, Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства, 2011, с. 404–405.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.