Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Трибокосмос
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 7. Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Трибология в открытом космическом пространстве
Цель эксперимента:

Установление влияния факторов космического пространства (ФКП) на коэффициенты трения и механизмы изнашивания антифрикционных и износостойких материалов, определение адекватности характеристик трения и изнашивания идентичных материалов по результатам их испытаний в условиях воздействия ФКП и наземных лабораторных условиях, а также определение триботехнических характеристик новых смазочных композиций, твёрдосмазочных покрытий и антифрикционных материалов в условиях воздействия ФКП.

Описание эксперимента:

При освоении космического пространства довольно часто возникали неполадки и аварии на космических кораблях, связанные с нарушением работоспособности узлов трения. С развитием космической техники появляется всё больше механизмов и устройств, которые работают в открытом космическом пространстве. Для обеспечения их работоспособности необходимо изучение закономерностей трения и изнашивания материалов непосредственно в открытом космосе, что предполагает КЭ “Трибокосмос”.

Задачи КЭ:

• Проведение испытаний перспективных для космической техники материалов и покрытий в условиях воздействия ФКП и наземных лабораториях.

• Изучение коэффициентов трения и изнашивания, состояния поверхностей трения и структурных изменений материалов, подвергшихся испытаниям, с целью определения показателей работоспособности материалов и покрытий для узлов трения КА длительного функционирования.

• Исследование адекватности характеристик трения и изнашивания материалов и покрытий при наземных испытаниях и в условиях воздействия ФКП.

• Уточнение механизма изнашивания и определения показателей работоспособности материалов узлов трения по состоянию поверхности трения образцов, испытанных в условиях космоса.

• Диагностирование состояния трущихся поверхностей в рабочей модели узла трения после его возвращения на Землю.

КЭ включен в ДП научно-прикладных исследований и экспериментов на МКС, и в настоящее время находится на стадии наземной подготовки. В 2006 году на него утверждено ТЗ, получено заключение о технической реализуемости. С 2007 по 2010гг. проведение КЭ было приостановлено в связи с недостаточным финансированием проекта. В 2010г. было выпущено ТЗ на научную аппаратуру для КЭ. Разработаны программа и основные методические положения КЭ (ноябрь 2011г.).

Ранее эксперимент был приостановлен на 3 года в связи с отсутствием финансирования, вследствие чего были сорваны первоначальные сроки его реализации. Планируемые сроки реализации возможны только при должном финансировании проекта, что на данный момент не определено. О других явных проблемах неизвестно.

Новизна эксперимента:

Ранее были попытки постановки задачи по оценке влияния факторов космического пространства на материалы узлов трения, при этом в большинстве случаев анализировались результаты функционирования конкретных узлов трения. Постановка эксперимента в открытом космическом пространстве была проведена в 1974-76 годах при участии НПО им. С.А.Лавочкина, ЦНИИМАШ, ИМАШ на советском КА «Луна 22», на котором был установлен комплект научной аппаратуры для исследования процессов трения по схемам палец-диск, вал-втулка. Длительность эксперимента составила около полутора лет при наработке ресурса узлов трения до 120 часов. В ходе эксперимента использовалось твердосмазочное покрытие ВНИИНП-212 на основе дисульфида молибдена. Ни в одном работавшем узле, по результатам обработки телеметрической информации, твердосмазочное покрытие не было изношено, состояние рабочих поверхностей образцов оценить было невозможно. Так же, как невозможно оценить состояние поверхностей узлов трения других КА, вследствие их невозвращения на Землю и утилизации в космическом пространстве или в плотных слоях земной атмосферы. Отсутствие образцов материалов, эксплуатировавшихся в узлах трения в открытом космосе, не позволяет оценить степень влияния факторов космического пространства на процессы износа материалов в реальных условиях эксплуатации, и соответственно, гарантированно прогнозировать работоспособность материалов в условиях открытого космоса.

Информация, полученная в ходе испытаний различных материалов в условиях открытого космоса, сравнительный анализ их рабочих поверхностей после возвращения на Землю с образцами материалов испытанных по аналогичной программе в условиях наземных лабораторий позволят: установить адекватность наземных испытаний с реальными условиями эксплуатации; установить степень влияния ФКП на характеристики трения и изнашивания материалов.

Для испытаний предлагается отобрать образцы преимущественно отечественных материалов различных классов с тем, чтобы получить максимальную отдачу от проводимого эксперимента. Таким образом, будет реализован наиболее эффективный путь решения поставленных задач, в ходе которого будет проведено сопоставление триботехнических характеристик образцов материалов, полученных в натурных космических и в лабораторных наземных условиях; проведена диагностики состояния поверхности трения образов материалов, испытанных в условиях открытого космического пространства и возвращенных на Землю.

Научная аппаратура:

НА «Трение» предназначена для исследований характеристик трения и изнашивания антифрикционных и износостойких материалов, как в наземных лабораторных условиях, так и на внешней поверхности РС МКС в условиях воздействия ФПК.

Разработчик и изготовитель НА - Научно-производственное объединение им. Лавочкина (НПО им. Лавочкина).

Для реализации КЭ «Трибокосмос» на МКС должен быть транспортирован и установлен комплект высокочувствительной научной аппаратуры, позволяющей провести исследования не менее 10 пар материалов триботехнического назначения по различным схемам взаимодействия. Аналогичный комплект аппаратуры будет использован в лабораторных испытаниях материалов. Для испытаний предлагается отобрать образцы преимущественно отечественных материалов различных классов с тем, чтобы получить максимальную отдачу от проводимого эксперимента. Испытательные модули, скомпонованные в блоки по 4 модуля пальчиковой схемы, 4 модуля вал-втулка и 2 модуля зубчатой передачи должны быть установлены на универсальном рабочем месте вне гермоотсека на внешней поверхности Российского исследовательского модуля МКС. Монтаж блоков научной аппаратуры и их демонтаж после наработки заданного времени должны осуществляться космонавтами во время очередных выходов. Управление испытательными модулями и контроль триботехнических характеристик, регистрация и обработка информации будут осуществляться от автономных бортовых блоков. Демонтированные образцы, а также магнитные носители с информацией об экспериментах должны быть возвращены на Землю в специальном контейнере.

Ожидаемые результаты:

Осуществление космического эксперимента «Трибокосмос» позволит установить степень влияния факторов космического пространства на материалы триботехнического назначения, используемые в узлах трения КА, определит адекватность характеристик трения и изнашивания идентичных материалов в лабораторных условиях и в условиях космического пространства. Эти наиболее важные моменты проводимой работы позволят повысить надежность и долговечность космических аппаратов в части их механических узлов и поверхностей с фрикционным контактом, снизят затраты на наземную отработку узлов и механизмов КА, откроют возможности прогнозирования поведения материалов в узлах трения в реальных условиях эксплуатации КА.

Полученные результаты:

На КЭ «Трибокосмос» составлены заявка (14.07.2006), научно-техническое обоснование (18.05.2006), получено заключение тематической секции №7 КНТС (16.05.2006), составлено заключение о его технической реализуемости (23.05.2006), произведено рассмотрение на КНТС и он включён в долгосрочную программу НПИ (09.07.2007). Составлены, согласованы и утверждены ТЗ на КЭ «Трибокосмос» (18.05.2006) и НА «Трение» (02.09.2010) для проведения КЭ«Трибокосмос». К настоящему времени разработан эскизный проект НА «Трение», на него получено заключение РКК «Энергия» и ВП МО РФ и ведётся разработка схемы деления НА.

Изготовлены технологические образцы модулей НА «Трение.

В 2011 г. проводилась доработка сквозного плана-графика подготовки и проведения КЭ «Трибокосмос», были разработаны Программа и основные методические положения для его проведения.

Сроки проведения: 2017-2019гг.
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: Институт проблем механики Российской академии наук (ИПМех РАН).
Организации участники: Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (ЦНИИмаш); Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (РКК «Энергия»); Научно-производственное объединение им. Лавочкина (НПО им. Лавочкина); Всероссийский научный институт подшипниковой промышленности ВНИПП); ОАО «Композит»; Государственный научный центр РФ Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» (ГНЦ РФ Обнинское НПП «Технология»); Центр подготовки космонавтов им. Ю.А.Гагарина (РГНИИ им. Ю.А.Гагарина).
Научный руководитель: Броновец Марат Александрович
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 09.04.2014

Информационная справка

Программы

Изображения