CC BY
10Решетневскце чтения
УДК 629.7.001
М. И. Кислицкий
ФГУП «Конструкторское бюро „Арсенал" имени М. В. Фрунзе», Россия, Санкт-Петербург
ОБ ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Размещение на космическом аппарате (КА) дополнительной целевой аппаратуры оказывает системное влияние на характеристики и функционирование КА. Проводится анализ этого влияния. Предложена структурная схема математической модели функционирования КА с дополнительной полезной нагрузкой.
Двойное использование (ДИ) серийных космических аппаратов, обеспечиваемое путем размещения на КА дополнительной полезной нагрузки (ДПН), является эффективным способом получения дополнительного выходного эффекта от средств, ранее вложенных в создание КА при минимальных потребных затратах [1].
Размещаемая на КА ДПН включает в себя дополнительную целевую аппаратуру (ДЦА) и дополнительные технические средства, необходимые для интеграции ДЦА с КА и адаптации ДЦА к резервным возможностям КА. Размещение ДПН и обеспечение ее функционирования обеспечивается за счет использования имеющихся технических резервов КА и других составных частей космического комплекса (КК).
Однако размещение ДПН неизбежно изменяет характеристики КА в целом и условия функционирования его бортовых систем. В то же время одним из принципов ДИ КК является отсутствие снижения уровня решения основной целевой задачи КК [1]. Очевидна необходимость создания математической модели (ММ), обеспечивающей количественную оценку влияния ДПН на функционирование КА.
Такая ММ станет эффективным инструментом оценки реализуемости проектов ДИ КК на ранней проектной стадии работ и будет служить аппаратом поддержки принятия решения в ходе разработки таких проектов.
Для создания ММ необходимо исследовать все виды влияния ДПН на КА. ДПН размещается, как правило, на внешней поверхности КА. При этом между КА и ДПН существует механическая связь, а также обмен энергетическими и информационными потоками.
По результатам проведенного анализа типовой структуры КА выделен состав бортовых систем (БС) и их элементов, чувствительных к воздействию со стороны ДПН, изменение характеристик которых способно повлечь за собой нарушение нормального функционирования КА.
КА представляется совокупностью целевой системы (ЦС) и бортовых обеспечивающих систем.
Пути негативного воздействия на ЦС со стороны ДПН:
1) непосредственное воздействие на наружные элементы ЦС (затенение, воздействие собственных ЭМИ);
2) опосредованное воздействие на ЦС, заключающееся в воздействии на элементы КА, не входящие в состав ЦС, но изменение характеристик которых способно привести к нарушению нормального функцио-
нирования ЦС путем выхода из строя элементов ЦС или такому изменению условий на борту КА, при котором нормальное функционирование ЦС станет невозможным.
Датчики ориентации системы управления движением (СУД) имеют в своем составе оптические элементы, чувствительные к затенению. Возникновение зон затенения ДПН поверхности этих элементов способно повлиять на их выходные характеристики, что приведет к искажению показаний датчиков. Кроме того, характеристики СУД и КА в целом оказывают определяющее влияние на ресурс рабочего тела КА, т. е. на срок, в течение которого имеющийся на борту запас топлива системы исполнительных органов (СИО) обеспечивает заданные параметры движения КА. Размещение на КА ДПН приводит к изменению мас-согабаритных характеристик, моментов инерции и положения центра масс КА, в результате изменяется расход топлива СИО.
Воздействие со стороны ДПН на систему обеспечения теплового режима (СОТР) заключается в образовании зон затенения радиационных теплообменников и терморегулирующих покрытий, что приводит к снижению их излучательной способности.
При затенении ДПН солнечных батарей (СБ) системы энергоснабжения (СЭС) снижается генерируемая СЭС мощность. Это может привести к нарушению нормального функционирования КА в связи с недостаточным уровнем энергоснабжения бортовых систем.
КА является сложной технической системой, функционирование всех элементов которой направлено на решение определенных задач, стоящих перед системой, поэтому все элементы КА тесно связаны между собой и взаимодействуют друг с другом. Изменение характеристик элементов отдельных БС КА способно привести к изменению параметров функционирования этих систем, что, в свою очередь, может повлиять на работу других элементов КА. Поэтому при оценке работоспособности КА совместно с ДПН нельзя ограничиться только оценкой изменений характеристик чувствительных к ее влиянию элементов и работоспособности систем, содержащих эти элементы. Необходимо учитывать связи, существующие между этими системами и другими элементами КА.
Разрабатываемая ММ функционирования КА отличается от разработанных ранее наличием ДПН. При моделировании процесса функционирования КА при-
Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты
нято допущение, что КА находится в исправном состоянии и все нарушения работы систем и их элементов являются следствием только воздействия со стороны ДИН.
Результаты исследований показали, что для составления модели функционирования можно ограничиться моделированием работы четырех бортовых систем (ЦС, СЭС, СОТР и СУД) и моделированием работы ДИН как одной из БС. Функционирование остальных систем и элементов КА учитывается ком-
плексом ограничений и требований к параметрам их функционирования.
На основе результатов проведенных исследований разработана структурная схема математической модели функционирования КА с ДИН.
Библиографическая ссылка
1. Кислицкий М. И. Концепция двойного использования космических аппаратов // Вестник СибГАУ. Вып. 2(35). 2011. С. 119-124.
M. I. Kislitsky
Arsenal Design Bureau named after M. V. Frunze (Federal State Unitary Enterprise), Russia, Saint-Petersburg
ABOUT ADDITIONAL PAYLOAD IMPACT ASSESSMENT INFLUENCE TO SPACECRAFT OPERATION
The additional payload, placed at the spacecraft, has an influence on the spacecraft's parameters and operation. The analysis of this influence is fulfilled. The structural scheme of mathematical model of spacecraft with additional payload operation is offered.
© KHramEHH M. H., 2011
УДК 621
Д. А. Климовский, Е. Д. Крылов, А. В. Шатов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
РАЗРАБОТКА СТАРТОВОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Представлена конструкция стартового устройства для беспилотного летательного аппарата (БПЛА).
Современные беспилотные летательные аппараты обладают тяговооруженностью меньше единицы. Ири этом нагрузка на крыло достигает значительных величин. Иоэтому для запуска беспилотного аппарата ему необходимо сообщить определенную начальную скорость. Для разгона БИЛА нужно стартовое устройство, которое обеспечит начальную скорость, достаточную для стабильного полета.
Стартовое устройство должно соответствовать следующим требованиям:
- обеспечивать стартовую скорость 20 м/с при массе беспилотного летательного аппарата до 5 кг.
Достижение данной скорости обеспечивает надежный запуск летательного аппарата;
- иметь вес до 20 кг, чтобы свободно транспортироваться одним человеком;
- иметь простую конфигурацию, в которой запасание требуемой энергии будет происходить в результате деформирования пружин;
- иметь габариты, позволяющие перевозить его в легковом автомобиле;
- быть безопасным на всех этапах старта.
В проекте разработана конструкция пускового устройства БИЛА (рис. 1).
Рис. 1 19
