CC BY
34Решетневскце чтения
I. V. Kozlov
JSC «Izhevskiy radiozavod» (IRZ), Russia, Izhevsk
ONBOARD COMPUTER FOR PERMEABLE LONG-RESOURCED SPACECRAFTS
The description of onboard computer for perspective platforms of spacecrafts JSC «Academician M.F. Reshetnev «Information Satellite Systems» is presented and information about using solutions and developed OBC specification is contributed.
© Козлов И. В., 2012
УДК 629.78.015
В. И. Копытов, С. А. Орлов
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К НОРМИРОВАНИЮ ВИБРАЦИОННОГО НАГРУЖЕНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Рассматриваются подходы к формированию спецификаций на вибрационные воздействия для бортовой аппаратуры негерметичного исполнения. Приводится процедура формирования спецификаций на основе зонного нормирования по результатам акустических испытаний космических аппаратов.
Одним из требований, предъявляемых к разрабатываемой бортовой аппаратуре космических аппаратов (КА), является стойкость бортовой аппаратуры к механическим нагрузкам (в том числе по широкополосной случайной вибрации). Подход к разработке спецификаций на приборы и оборудование определяется степенью универсальности КА, возможностью дальнейшей интеграции, отдельных систем и подсистем КА, а также приборов и оборудования в другие проекты без проведения дополнительных квалификационных испытаний. Такой подход позволяет существенно сократить время проектирования и изготовления целого класса КА, так как отработав аппаратуру и подсистемы головного КА на максимальные воздействия, которым он подвергается на этапе изготовления и эксплуатации, в других проектах бортовая аппаратура может использоваться на основании своих спецификаций. Сложившаяся мировая практика разработки таких спецификаций включает в себя разбиение КА на группы оборудования по массе, способу монтажа и месту положения на КА, а также от чувствительности их к определенным видам воздействия. Под «зоной механических нагрузок понимается некоторая область КА, в которой приборы и оборудование подвергаются близкими по величине воздействиями» [1]. Необходимое количество зон устанавливается разработчиком КА и определяется количеством и типом (массой) применяемого на КА оборудования (для вибрационных воздействий). Некоторые рекомендации по разработке зон содержатся в [2-6]. Полностью формализовать определение понятия «зона механических нагрузок» не представляется возможным, хотя некоторые общие критерии можно выделить: вид и направление воздействия, требования по амплитудному и частотному диапазонам, тип и
масса оборудования. При вибрационных воздействиях сформированные зоны отличаются в первую очередь амплитудными значениями спектральной плотности мощности и среднеквадратическими значениями виброускорений (частотный диапазон остается неизменным). Разработка оптимального количества зон для оборудования представляет собой определенную методологическую проблему. Большое количество зон приводит к сужению границ их диапазонов и может вызывать трудности при заимствовании оборудования в другие проекты без проведения дополнительных испытаний. Малое количество зон влечет за собой необоснованное завышение режимов испытаний для оборудования. Очевидным является разделение оборудования, находящегося на модуле полезной нагрузки и модуле служебных систем, а также оборудование, устанавливаемое на консольных элементах, на рефлекторах антенн в разные зоны. Отличия по величине спектральной плотности мощности виброускорений достигают сотен раз. В то же время в процессе формирования количества зон по месту положения аппаратуры необходимо вводить дополнительные подуровни внутри общепринятых зон (например, аппаратура располагается на одной из панелей КА, но в разных частях этой панели могут быть разные значения спектральной плотности виброускорений, и спецификации по вибрационным воздействиям также должны различаться). Для исключения ситуации, когда приборы, стоящие рядом, но имеющие разную массу, должны будут отрабатываться на разные вибрационные воздействия, нагрузки на аппаратуру внутри подуровней зон принимаются одинаковыми.
Такой подход должен применяться в первую очередь для аппаратуры, заимствование которой либо маловероятно, либо не проводится совсем (например,
Космическое электронное приборостроение
блоки управления). Для аппаратуры универсальной, а также малочувствительной к вибрационным нагрузкам отработку проще проводить на максимальные воздействия, так как это снимет проблемы ее дальнейшего применения в других проектах. Одной из задач, решаемых при акустических испытаниях инженерных макетов (отработочные испытания) и штатных КА (этап приемных испытаний), является подтверждение правильности сформированных ранее для конкретного КА спецификаций по случайной вибрации, и получение данных для формирования спецификаций на новые КА. Акустические испытания проводятся с различным уровнем нагружения КА: низкий уровень (на 34 дБ ниже эксплуатационных значений акустического давления), средний уровень (равен эксплуатационным значениям акустического давления), высокий уровень (выше на 3-4 дБ эксплуатационных значений акустического давления). Испытания (как отработочные, так и приемные) проводятся с регистрацией уровней нагружения бортовой аппаратуры в составе КА. Поэтому количество сформированных зон, уровни нагрузок должны уточняться по мере накопления статистического материала для обоснованного получения оптимального количества зон.
Количество точек регистрации может достигать нескольких сотен штук. В процессе испытаний КА «Глонасс-К» использовались представленные выше процедуры: сначала было продемонстрировано вы-
полнение заданных требований, а затем были сформированы уточненные спецификации по приборам и аппаратуре (рекомендовано введение 11 дополнительных подуровней в сформированных ранее зонах). Приводятся примеры сформированных (и уточненных) спецификаций по вибрационным воздействиям (в форме спектральной плотности мощности виброускорений) для различной аппаратуры.
Библиографические ссылки
1. Гладкий В. Ф. Прочность, вибрация и надежность конструкции летательного аппарата. М. : Наука, 1975.
2. Product verification requirements for launch, upper-stage and space vehicles // MIL-STD-1540D. 1999. 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. Moreau D. Test Requirements for Space Equipment. Developed by ESA-ESRIN ID/D.
V. I. Kopytov, S. A. Orlov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
AN APPROACH FOR SETTING VIBRATION LOAD OF ON-BOARD EQUIPMENT SPACECRAFT
The approaches to the formation of specifications for vibration exposure for unpressurized spacecraft on-board equipment are examined. The procedure of formation of the specifications based on a valuation band in accordance with the results of acoustic spacecraft tests is proposed.
© Копытов В. И., Орлов С. А., 2012
УДК 629.78.054:621.396.018
С. С. Красненко, А. В. Пичкалев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
СОЗДАНИЕ ИМИТАТОРОВ ИНТЕРФЕЙСОВ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ
NATIONAL INSTRUMENTS
Перспективные имитаторы различных сигналов удобно реализовывать на современном модульном оборудовании. Технологии National Instruments облегчают реализацию новых принципов формирования сигналов для имитаторов интерфейсов.
В настоящее время для передачи данных требуется более высокий диапазон скоростей, чем в уже существующих стандартах. Такой диапазон обеспечивает технология SpaceWire - международный стандарт
коммуникаций бортового авиационного и космического оборудования. Данная технология предназначена для распределенных бортовых и наземных систем аэрокосмических аппаратов и позволяет передавать
