Харьковский авиационный институт

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ГОСУДАРСТВАХ – УЧАСТНИКАХ СНГ:
ИНТЕГРАЦИЯ, ПОТЕНЦИАЛ РАЗВИТИЯ И ПРАВОВОЙ АСПЕКТ»
3–5 ОКТЯБРЯ 2011 ГОДА, МОСКВА
Перспективные направления
развития авиационнокосмической техники и
технологий
Гайдачук Александр Витальевич
проректор по научной работе Национального
аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
г. Харьков, Украина
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
За 54 года с момента начала практического
освоения космоса пройден путь от
противостояния к международному
сотрудничеству в космической сфере
4 октября 1957 года
осуществлен успешный запуск
первого искусственного
спутника Земли
С 20 ноября 1998 года ведет начало
МКС — совместный международный
проект, в котором участвуют 15 стран
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Харьков – один из центров
аэрокосмической науки,
образования и
промышленности Украины
Харьков
На территории Харькова
расположено более 20
предприятий, научных и
образовательных организаций,
которые принимают
непосредственное участие в
космической деятельности
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
1930 – основан Харьковский авиационный институт
1998 – Аэрокосмический университет
2000 – Национальный аэрокосмический университет
До 1991 г. ХАИ – один из центров подготовки специалистов
для аэрокосмической отрасли СССР
ХАИ - один из ведущих технических университетов Украины,
подготовивший более 60 тысяч специалистов для авиационной и
ракетно-космической отрасли СССР и Украины
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
С 1937 по 1941 г. в ХАИ успешно работала Харьковская
реактивная группа
Исследования
аэродинамических
характеристик ракеты в
аэродинамической трубе
института
В 1948 году по
инициативе
И.П. Голдаева начато
преподавание курсов по
ракетным двигателям,
защищены первые
дипломные проекты
Пороховая
ракета № 1
(ХАИ, 1939 г.)
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Международное образовательное и научное
сотрудничество в аэрокосмической области
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
География научно-образовательного сотрудничества
Россия
Бельгия
Германия
Австрия
Финляндия
Китай
Франция
Мексика
ХАИ
Великобритания
Южная
Корея
Швейцария
Швеция
Австралия
Голландия
США
Иордания
… и другие страны
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Основные направления научно-исследовательских
работ в ХАИ
1. Повышение надежности и эффективности
аэрокосмической техники
Направления исследований:
- Аэродинамические исследования в широком диапазоне чисел М;
- Теплофизические исследования, разработка и создание систем
термостабилизации;
- Разработка электроракетных двигателей для КА;
- Исследование систем энергообеспечения, прогнозирование их
надежности и ресурса, продление ресурса ХИТ. Разработка
специализированного ПО для испытаний систем энергоснабжения КА;
- Отказоустойчивые системы управления;
- Обеспечение надежности программных средств
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Анализ причин отказов КА
Место
отказа
Последствие
ПО/сбо
ФО ЧО
й
РА
18
ПС
3
СЭС 15
МНП 5
АС
3
ГС
ДУ
2
ООП 1
Всего 47
11
2
3
8
2
2
28
19
3
3
6
3
34
Всего
29
24
21
16
9
5
4
1
109
ГС
5%
АС
8%
ДУ
4%
ООП
1%
РА
26%
МН
15%
ПС
22%
СЭС
19%
РА
ПС
СЭС
МН
АС
ГС
ДУ
ФО/ЧО/ПО – фатальный/
частичный/ парированный отказы
РА – радиоаппаратура; ПС – программные средства; СЭС – система энергоснабжения;
МНП – механическая неисправность или повреждение конструкции; АС – аппаратные
средства; ГС – система гироскопической стабилизации положения; ДУ – двигательная
установка; ООП – ошибка обслуживающего персонала
ООП
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Кол-во
отказов
•Причина: завершение
эксплуатации высоконадежных
но недостаточно эффективных
РН «Циклон-2» и «Atlas II/III» и
переход на использование
новых и/или
усовершенствованных РН,
элементы которых являются не
до конца отработанными.
Кол-во
пусков
•Значение риска отказа РН
выросло более чем в 1,5 раза.
Риск
1990
117
1
0.009
2000
85
5
0.059
1991
89
1
0.011
2001
59
4
0.068
1992
96
1
0.010 2002
65
5
0.077
1993
82
3
0.037 2003
64
4
0.063
1994
93
4
0.043 2004
54
4
0.074
1995
81
7
0.086 2005
55
5
0.091
1996
76
3
0.039 2006
66
7
0.106
1997
91
5
0.055 2007
68
5
0.074
1998
83
6
0.072 2008
69
3
0.043
1999
83
10 0.120 2009
78
6
0.077
Год
Кол-во
отказов
Кол-во
пусков
•За последние 10 лет общее
количество запусков,
сократилось примерно на 25%.
Риск
Год
Всего 891 41 0.046 Всего 663 48 0.072
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Аэродинамические исследования в широком
диапазоне чисел Маха
Уникальный аэродинамический комплекс, который состоит из шести
аэродинамических труб, включая сверхзвуковую с числом Маха от 1 до 4
Параметры
T-6
Рабочая часть
0.6x0.6
м
Длина рабочей
части
1.3 м
Число Маха
до 4
Число
Рейнольдца
до
33x106
Автоматические
весы
6-компонент
Число Маха
0.5…1.2
1.5
1.75
2.0
3.0
4.0
Время работы (с)
780…300
260
240
210
180
30
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Аэродинамическое моделирование и испытания объектов
АРКТ и их элементов в аэродинамических трубах
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Теплофизические исследования, разработка и
создание систем термостабилизации
Моделирование теплоэнергетических процессов в космических
летательных аппаратах, наземное нагревательное и
охлаждающее оборудование
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Сотрудники ХАИ и научный сотрудник исследовательского отдела
корпорации Thales Alenia Space возле экспериментального стенда (г.
Канны, Франция, 2009 г.).
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Разработка электроракетных двигателей для КА
Космическая
силовая установка
Саморазогревные плазменные катоды
Ионно-плазменный
двигатель
(электро)дуговой
ракетный двигатель
Стационарный
плазменный
двигатель СПД-20
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Многолетний опыт разработки,
создания и испытания
электроракетных двигателей и
их элементов обобщен в
монографии, которая выйдет из
печати в конце 2011 г.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Исследование систем энергообеспечения,
прогнозирование их надежности и ресурса,
продление ресурса ХИТ.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Методы определения ресурса
электрохимических аккумуляторов
Устройство для экспрессдиагностики
электрохимических
Методы определения ресурса электрохимических аккумуляторов
Нормальные
физические
ресурсные
испытания в
масштабе
реального
времени до
достижения
предельного
состояния
Ускоренные
ресурсные
испытания
Форсированные
испытания
(физическое
ускорение
деградации до
достижения
предельного
состояния)
Прогнозирование
(на основе
математического
моделирования
деградационных
процессов)
Испытания по сокращенной
программе (ресурсные
испытания с последующим
расчетным прогнозированием
характеристик аккумулятора до
достижения предельного
состояния)
Устройство для восстановления
электрохимических аккумуляторов
аккумуляторов
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Разработка специализированного ПО для испытаний систем
энергоснабжения КА
ПО испытаний
Текущее состояние
Сообщения
Состояние автоматической отработки
Предыстория
ActiveX компоненты визуализации
Режим
Визуальный контроль текущего
состояния системы. Удобное
управление
Переход
Проверка
Автоматизация ТП
Таблица переменных/подписчиков
Компонентный каркас
Менеджер автоматической отработки
Служба сообщений
Сервисы поддержки
Маршрутизатор ОРС переменных
Загрузчик
Платформозависимые
службы
UltraNet OPC
Конфигурация
UniOPC
Во время предполетных
испытаний КА Egyptsat-1
Dll
Сценарий
Переменные
Внешние данные
Компонентная архитектура ПО
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Разработка моделей, методов и алгоритмов отказоустойчивости
в системах управления летательными аппаратами
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
2. Использование космических технологий на земле
Направления исследований:
- Экологический мониторинг с использованием БПЛА;
- Определение зон острой токсичности (совместно с ХНУ);
- Создание карт техногенной нагрузки территорий и поддержание их в
актуальном состоянии (совместно с НТЦ «Природа»);
- Методы обработки сигналов ДЗЗ;
- Образовательный проект – создание украинского молодежного
спутника
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Экологический мониторинг с использованием БПЛА
Более 50 лет опыта создания беспилотной авиатехники
Снимки земной поверхности, полученные с БПЛА в реальном времени
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Определение зон острой токсичности (совместно с ХНУ)
Нарушение рекреационного режима озера Белого
(Харьковская обл., Украина), вызванное нагонными
массами цианобактерий
Тестовая микроэкосистема
(ТМЭС)
Результаты испытания ТМЭС: верхний — реакция
изменением цвета (токсическая среда – синий,
нетоксическая – зеленовато-белый) на блокирование
токсикантом процессов аэробного биоокисления;
нижний — реакция на блокирование как аэробного, так
и анаэробного биоокисления (токсическая среда –
белый, нетоксическая – красный); расстояние 100 м
цифровое фото
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Создание карт техногенной нагрузки территорий и
поддержание их в актуальном состоянии
(совместно с НТЦ «Природа»);
Разработана первая версия геоинформационной
системы картографической поддержки принятия
решений по управлению охраной
территориальных вод Черного моря от
комплексного влияния техногенных и
антропогенных факторов
Сброс сточных вод
Загрязнение нефтепродуктами
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Методы обработки сигналов
дистанционного зондирования Земли
Классификация многоканальных изображений
Исходное изображение и результаты его классификации до и после фильтрации
- Фильтрация, особенно векторная, позволяет существенно (до трех раз) снизить
вероятность неправильной классификации мультиспектральных изображений,
устранить мозаичность результата классификации.
- Применение предложенных методов фильтрации и рекомендаций относительно
типа и значения порога позволяет оптимизировать предварительную обработку с
точки зрения повышения вероятность правильного распознавания различных
классов.
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Образовательный проект – создание украинского
молодежного спутника
Основанием для проведения работ по разработке украинского молодежного
спутника (УМС) является предложение Государственного космического агентства
Украины, Национального центра аэрокосмического образования молодежи
Украины, ГКБ «Южное» по созданию молодежного спутника силами высших
учебных заведений и молодежными коллективами предприятий, работающих в
аэрокосмической отрасли
Создание наземной инфраструктуры приемных станций в ведущих аэрокосмических
вузах Украины, России, Казахстана, Белоруссии, Узбекистана с привлечением средств
и аппаратуры западноевропейских вузов в рамках международного проекта
«TEMPUS»;
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
3. Совершенствование технологий в производстве
аэрокосмической техники
Направления исследований:
- Импульсные технологии в обработке деталей АРКТ;
- Технологии производства конструкций из композиционных
материалов;
- Технологии нанесения функциональных покрытий на детали АРКТ;
- Инструмент для корабельной и внекорабельной деятельности
космонавта
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Импульсные технологии в обработке деталей АРКТ
Технология одноударной клепки, импульсной
прошивки и дорнования отверстий
Рукоятка
Цилиндр
Ресивер
Ударник
Инструмент для
импульсной клепки
Рабочий элемент
Импульсная клепка предназначена для образования за один удар
заклепочных соединений конструкций из легких сплавов, сталей,
композиционных материалов заклепками всех типов из сталей,
алюминиевых и титановых сплавов
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Технологии производства конструкций из
композиционных материалов
Разработка методов проектирования,
изготовления и испытаний трехслойных
конструкций
Высокоэффективные
металлокомпозитные
соединения
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Технологии нанесения функциональных покрытий на
детали АРКТ
Автоматизированный комплекс
для детонационно-газового
напыления покрытий на детали
авиационно-космической
техники




Восстановление изделий
Защита от химического воздействия, атмосферной и
высокотемпературной коррозии
Защита от эрозионного износа
Износостойкие и антифрикционные покрытия
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Разработка технологических процессов и оборудования для
ионно-плазменного осаждения защитных покрытий на изделия
авиационно-космической техники
Технологический
источник плазмы
Технологические процессы и оборудование позволяют получать
многослойные, многокомпонентные покрытия, в том числе
термобарьерные с управляемым составом
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Инструмент для корабельной и
внекорабельной деятельности космонавта
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Благодарю за внимание!
г. Харьков, Украина, 61070, ул. Чкалова, 17
Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского
«Харьковский авиационный институт»
Тел. +38 057 315 11 62, +38 057 788 40 20
Факс +38 057 788 48 55
a.gaydachuk@khai.edu
www.khai.edu