CC BY
44Космическое электронное приборостроение
to the complex and expensive equipment. In this regard the first steps to the development of domestic star sensor structure and its software and mathematical support were made in Kazakhstan. It corresponds to practical meaning and commercial advantage. Particularly the main requirements to the components of star sensor were defined and work regarding the predesigning of star sensor was made.
© Мусабаев Т. А., Молдабеков М. М., Ахмедов Д. Ш., Елубаев С. А., Алипбаев К. А., 2012
УДК 629.78.015
С. А. Орлов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
О НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМАХ НОРМИРОВАНИЯ И ОТРАБОТКИ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассматриваются проблемы, возникающие при нормировании и отработке бортовой аппаратуры космического аппарата негерметичного исполнения на вибрационные и ударные воздействия.
В настоящее время отечественные, как и зарубежные космические аппараты (КА) стали выполняться по негерметичной схеме. Силовой основой таких КА являются сотовые панели и конструкции из композиционных материалов. В результате меняются жестко-стные и демпфирующие свойства КА, способы крепления бортовой аппаратуры (БА) и, как следствие, нагрузки на сами КА и входящую в их состав аппаратуру. В то же время существующая нормативная документация, регламентирующая нагрузки на БА и методики отработки, остаются неизменными уже более 30 лет и значительно отличаются от действующих зарубежных стандартов [1; 2]. Выход из сложившейся ситуации заключается в формировании спецификаций на БА по результатам испытаний отработочных и штатных КА с регистрацией уровней нагружения БА в составе КА. И такая работа в настоящее время проводится. Для формирования требований к аппаратуре применяется «зонное нормирование». Типовые спецификации, как для отечественных, так и для зарубежных КА (см., например, [3; 4]), устанавливают уровни вибрационного нагружения в зависимости от массы и местоположения аппаратуры, а также от направления действия нагрузки (в плоскости крепления аппаратуры или перпендикулярно к ней). Нормируемые величины спектральной плотности мощности виброускорений могут достигать величин в десятки единиц я2/Гц (например, на аппаратуре рефлекторов антенн). По ударным воздействиям нормирование проводится в форме ударных спектров ускорений (УСУ), величина которых устанавливается, как правило, в зависимости от расстояния от источника ударных воздействий. Значения УСУ могут достигать величин в десятки тысяч g. Следует отметить, что испытания на низкочастотную гармоническую вибрацию (диапазон 5-100 Гц) при выполнении общепринятых требований по отсутствию резонансов в элементах конструкции аппаратуры до 150 Гц не проводится (стойкость к вибрационным воздействиям может быть подтверждена даже анализом на квазистатические нагрузки). Исключение составляет различная
аппаратура ориентации, лазерно-оптические средства приема и передачи информации, включающие в себя различные приводы. Предъявление требований по отсутствию резонансных частот к механизмам (даже в диапазоне частот до 40 Гц) некорректно, если этот механизм не фиксируется на участке выведения. Испытания на акустические воздействия аппаратуры также не проводятся (в силу небольшой площади поверхности большинства аппаратуры), а защищается аппаратура на данный вид механических нагрузок подбором комплектующих и положительными результатами испытаний на случайную вибрацию. Такой подход имеет ряд безусловных преимуществ: проводить автономную отработку приборов можно на ранних этапах проектирования КА, можно также заимствовать аппаратуру из одного проекта в другой без доработки, что существенно снижает как время, так и стоимость разработки. К недостаткам следует отнести ситуацию, когда рядом стоящие приборы, но имеющие разную массу, должны будут отрабатываться на разные вибрационные воздействия. Другим существенным недостатком в таком подходе является проблема применения комплектующих, имеющих низкие требования по уровням случайной вибрации (или отсутствие требований на комплектующие по случайной вибрации вовсе). Имеющиеся методики пересчета (например, некорректное использование формулы Майлса [5]) могут давать завышенные результаты. При этом для проведения испытаний требуются достаточно мощные стенды с современной системой управления и многоканальной системой регистрации. Еще большую проблему составляют ударные испытания: для создания необходимых УСУ при испытаниях требуются специализированные ударные стенды, обеспечивающие длительность ударного импульса ~0,1-0,2 мс (при замене УСУ одиночным импульсом) и амплитудой до 3-5тыс. g. Кроме того, спецификации по УСУ для отечественных и ряда зарубежных комплектующих отсутствуют, и приходится проводить подбор неких эквивалентных импульсов, для которых имеются формализованные
Решетневскце чтения
требования. Несколько облегчить сложившуюся ситуацию может проведение механического анализа аппаратуры на различных этапах ее проектирования и отработки. Однако для этого нужны специализированные пакеты прикладных программ для механического анализа (типа МЛ8ТЯЛМ, БУТИЛМ и т. д.), мощные рабочие станции и квалифицированный персонал, имеющий опыт работы в этих вычислительных средах, а также доверие заказчика к качеству выполненных работ. Много вопросов вызывает и процедура «вырезания»(по1сЫ^). Профиль вырезаний формируется, как правило, по результатам механического анализа оборудования и наиболее часто применяется к корректировке режимов испытаний для антенн в низкочастотной области, и в высокочастотной области для стандартной аппаратуры. В то же время на сегодняшний день нет корректного обоснования этой процедуры. Большинство авторов признают только допустимость вырезаний на резонансных частотах в пределах коэффициента квалификации, да и то при одобрении этой процедуры заказчиком аппаратуры [5; 6].
Библиографические ссылки
1. Product verification requirements for launch, upper-stage and space vehicles. MIL-STD-1540D. 15 January, 1999.
2. Space engineering. Testing. ECSS-E10-03A. 15.02.2002.
3. Орлов С. А. Разработка методик нормирования и испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов на механические нагрузки участка выведения // Научный вестник НГТУ. Вып. № 3(44). Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. С. 137-148.
4. Spacebus. Mechanical and thermal design, interfaces and environmental requirements. SB.AS.SY.002.AD02. Part 2. Р. 131.
5. Wijker J. Random Vibrations in Spacecraft Structures Design. Springer Science, 2009.
6. Girard N. Roy A. Calvi Notching in Sine Testing : Understanding and Practice. Proc. '12th European Conference on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing', Noordwijk, The Netherlands (ESA SP-691, July 2012).
S. A. Orlov
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
TO SOME PROBLEMS OF SPACECRAFT ON-BOARD EQUIPMENT MECHANICAL ENVIRONMENT SPECIFICATION DEVELOPMENT AND ON-GROUND TESTING PLANNING
The problems arising from the development of mechanical environment specification and planning of the ground tests for the on-board equipment of unpressurized design spacecraft to be exposured to the on vibration and shock are dealt with.
© Орлов С. А., 2012
УДК 629.78.054:621.396.018
А. В. Пичкалев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
СОЗДАНИЕ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА МОДУЛЬНО-СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ
Применение новых бортовых интерфейсов требует создания специальных испытательных комплексов для их отработки. В статье рассматриваются принципы создания такого комплекса для интерфейса SpaceWire на опыте разработки испытательных комплексов бортовой аппаратуры.
Объем данных, передаваемых по интерфейсам бортового комплекса управления (БКУ), непрерывно растет и подходит к пределу возможностей применяемого в настоящее время мультиплексного канала обмена - МКО (ГОСТ Р 52070-2003). Требуется более высокая пропускная способность, чем в существующих стандартах. Такую возможность обеспечивает применение технологии SpaceWire - международного стандарта коммуникаций бортового авиационного и космического оборудования. Данная технология предусматривает поддержку модульно-сетевой архи-
тектуры для распределенных бортовых и наземных систем аэрокосмических аппаратов и позволяет передавать данные со скоростью до 400 Мбит/с при расстоянии между узлами до 10 метров.
Разработка приборов и БКУ по качественно новой технологии на базе модульно-сетевой архитектуры и реализация функциональной логики программными средствами требует тщательной предварительной проработки и экспериментирования [1].
Отработка приборов и БКУ подобного типа обладает специфическими особенностями и в объеме тре-
