Обеспечение стабильности положения оптических приборов сос при воздействии температурных деформаций на конструкцию КА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1

УДК 629.7.023.4

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПОЛОЖЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ СОС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ НА КОНСТРУКЦИЮ КА

А. Д. Леоненков, К. Н. Виноградов, Д. А. Овчинников, Ю. А. Оберемок, В. И. Халиманович

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: V1nogradov-KN@yandex.ru

Система ориентации и стабилизации - одна из важнейших бортовых систем космических аппаратов. Предложена усовершенствованная конструктивно-компоновочная схема расположения приборов СОС на углепластиковой астроферме.

Ключевые слова: астроферма, перспективный космический аппарат, система ориентации и стабилизации, точность положения.

ENSURING THE STABILITY OF OPTICAL DEVICES OF THE SYSTEM OF ORIENTATION AND STABILIZATION UNDER THE INFLUENCE OF TEMPERATURE DEFORMATIONS ON THE STRUCTURE OF SPACE VEHICLE

A. D. Leonenkov, K. N. Vinogradov, D. A. Ovchinnikov, Yu. A. Oberemok, V. I. Khalimanovich

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: V1nogradov-KN@yandex.ru

System of orientation and stabilization is one of the most important on-Board systems of the space vehicles. The authors proposed an improved structural arrangement of the optical devices of SOS on the carbon astrotruss.

Keywords: astrotruss, perspective space vehicle, the system of orientation and stabilization, position accuracy.

Современный космический аппарат (КА) состоит из целевой аппаратуры и конструктивно обособленного модуля служебных систем, который обеспечивает функционирование КА в процессе полета (управление, контроль, электроснабжение, телеметрия, температурный режим и т. д.) [1; 2]. Система ориентации и стабилизации (СОС) служит:

- для приведения КА в ориентированное положение на орбите,

- стабилизации и удержания угловых положений аппарата при выполнении маневров в космическом пространстве,

- точного ориентирования антенн для обеспечения заказчиков качественной связью,

- ориентирования солнечных батарей на Солнце.

СОС получает информацию о положении спутника от чувствительных оптико-электронных приборов, использующих в качестве опорных ориентиров Солнце, Землю, звезды [3]. Приборы не должны изменять своего положения относительно базовой системы координат при механических и температурных воздействиях на корпус КА.

Необходимость выполнения полетных операций системой ориентации и стабилизации требует более точной и более стабильной «привязки» целевой аппаратуры к оптико-электронным приборам спутника. В настоящее время требуемая величина погрешности установки приборов составляет 2 угловых минуты [4].

Секция «Механика конструкций ракетно-космической техники»

Конструкция корпуса космического аппарата состоит из силовой трубы и закрепленных на ней приборных, антенных и силовых панелей. Труба выполнена в виде изогридной сетчатой конструкции из высокомодульного углепластика с интерфейсными точками для панелей. Композитная труба обладает высокой жесткостью и низким коэффициентом линейного температурного расширения (КЛТР) [5]. Антенные и силовые панели также выполнены из углепластика. Приборные панели (радиаторы) изготовлены из алюминия, который обладает необходимой теплопроводностью для обеспечения теплового режима приборов. Недостатком алюминия является высокий КЛТР.

Вследствие разнородности материалов на корпусе возникают температурные деформации конструкции, которые являются основным фактором, влияющим на точность положения приборов СОС в процессе эксплуатации КА на орбите из-за постоянных перепадов температур от +150°С до -150°С и могут привести к большим угловым уходам (5 и более угловых минут).

Учитывая изложенное, предлагается приборы СОС разместить на астроферме, установленной на конце изогридной силовой трубы. Ферма изготовлена из высокомодульного углепластика. Данное решение обеспечит температурную развязку и стабильность положения приборов относительно корпуса КА. Рассматриваемая конструкция представлена на рисунке.

Заключение. Предложена усовершенствованная конструктивно-компоновочная схема расположения приборов системы ориентации и стабилизации на углепластиковой ферме, соединенной непосредственно с углепластиковой изогридной силовой трубой КА. Данное решение позволит обеспечить стабильность положения приборов СОС перспективных космических аппаратов.

1. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов : учебник для средних спец. учеб. заведений / Н. И. Паничкин, Ю. В. Слепушкин, В. П. Шинкин и др. М. : Машиностроение. 1986. 344 с.

2. Гущин В. Н. Основы устройства космических аппаратов : учебник для вузов. М. : Ма-шиновтроение, 2003. 272 с.

3. Попов В. И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. 2-е изд., пе-рераб. и доп. М. : Машиностроение, 1986. 184 с.

4. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.

5. Анизогридные композитные сетчатые конструкции - разработка и приложение к космической технике / В. В. Васильев [и др.] // Композиты и наноструктуры. 2009. № 3. С. 38-50.

Общий вид астрофермы

Библиографические ссылки

© Леоненков А. Д., Виноградов К. Н., Овчинников Д. А., Оберемок Ю. А., Халиманович В. И., 2017