Проблема непрерывного контроля кондуктивных помех на шинах питания бортовой аппаратуры при летной эксплуатации космических аппаратов

Горностаев А.И.; Капустин А.Н.; Школьный В.Н.; Кольцов А.В.

Установка представляет собой жесткую рамку, на которой закрепляется исследуемый образец. Фиксация осуществляется канцелярскими зажимами либо двухсторонним скотчем. Прогибы снимаются либо индикатором ИЧ-10, либо с помощью профильного лекала.

Образцы формуются из стеклоткани и смолы ЭД-20 при помощи двух стеклянных пластин, разделительной пленки и перса.

Снятые показания представляют значительный интерес для вычислительного моделирования характеристик полотна, определения функции прогибов и напряжений.

E. S. Gettse, G. N. Lazovskiy Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF NONLINEAR DEFORMATION OF SOLAR CELL MEMBRANE

The article presents an experimental setup for the study of large deflections of membranes. Now the designers of spacecrafts are to decide problems of solar cells refining.

Для проведения исследований была создана установка для определения прогибов сетеполотен (см. рисунок).

Установка для определения прогибов сетеполотен

УДК 621.317.743

А. И. Горностаев, А. Н. Капустин, В. Н. Школьный, А. В. Кольцов

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

ПРОБЛЕМА НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ КОНДУКТИВНЫХ ПОМЕХ НА ШИНАХ ПИТАНИЯ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ ПРИ ЛЕТНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Показана актуальность непрерывного контроля кондуктивных помех на шинах питания бортовой аппаратуры (БА) при летной эксплуатации космических аппаратов (КА). Определены необходимые пути решения этой проблемы для внедрения бортового специализированного прибора контроля и регистрации кондуктивных помех в состав КА .

Проектирование сложных технических объектов, каковыми являются КА, насыщенные быстродействующей БА высокой степени интеграции, предполагает учитывать современные требования по электромагнитной совместимости (ЭМС). Для КА проблема ЭМС БА связана с распространением кондуктивных электромагнитных помех по элементам электрической сети бортовых систем. Основным научным направлением решения этой проблемы является улучшение электромагнитной обстановки (ЭМО) в бортовых системах путем повышения показателей качества электроэнергии (пульсаций и переходных отклонений напряжения питания и тока потребления) на выходных шинах питания системы электропитания (СЭП) и входных шинах питания энергопотребляющих систем (ЭПС). Однако реально складывающаяся ситуация с качеством электроэнергии в бортовых системах КА обусловливает поиск в рамках этого научного направ-

ления других, более конструктивных подходов к решению проблемы ЭМС.

В целом для обеспечения выполнения современных требований к ЭМС на этапе проектирования БА решают задачи, связанные с проблемами эмиссии кондуктивных электромагнитных помех, создаваемых самой БА в процессе функционирования, и проблемами электромагнитной восприимчивости БА к наведенным кондуктивным электромагнитным помехам.

Эффективность принятых на этапе проектирования мер по обеспечению ЭМС подтверждают при наземных электрических испытаниях бортовых систем КА с помощью специального испытательного оборудования. При проведении этих испытаний контроль помех на шинах питания БА, как правило, производится только в процессе специальных разовых измерений в нормальных условиях, в то время как наземные испытания КА длятся несколько месяцев и имеют

Решетневскце чтения

в своем составе тепловакуумные, вибрационные и другие виды испытаний, при которых контроль помех не осуществляется. Объективную картину о достаточности принятых мер по обеспечению ЭМС такие испытания не могут дать без непрерывного контроля помех на шинах питания БА, причем одновременно в различных точках бортовых шин питания и при всех видах испытаний.

Для придания результатам испытаний большей объективности в Новосибирском государственном университете в сотрудничестве с ОАО «Информационные спутниковые системы» разработан шестика-нальный автоматизированный измерительный прибор контроля и регистрации помех (ПКРП), позволяющий регистрировать стохастические кондуктивные помехи в электрических цепях. ПКРП поддерживает автономный режим работы в течение нескольких суток с непрерывной регистрацией помеховых импульсов. Созданное программное обеспечение позволяет визуализировать, обрабатывать и анализировать результаты измерений. Таким прибором в ОАО «Информационные спутниковые системы» оснащают рабочие места наземных испытаний КА. Его основной функцией является непрерывное слежение за уровнем входных напряжений и регистрация импульсов помех в цепях питания БА одновременно по всем измерительным каналам [1].

Однако в полном объеме при наземных испытаниях смоделировать ЭМО, которая может сложиться при работе бортовых систем КА в процессе летной эксплуатации, невозможно, и, следовательно, в реальных условиях эксплуатации остается вероятность возникновения аномалий. Следует учитывать, что ЭМО как совокупность количественных характеристик электромагнитных помех, создаваемых множеством приборов бортовых систем КА, зависит от различных внутренних и внешних воздействующих факторов и может изменяться в течение срока активного существования (САС) КА. Так, например, ЭМО может ухудшаться за счет фактора старения действующей БА, в результате чего может быть как повышение уровня кондуктивных помех, вызванное возрастанием энергопотребления БА, так и понижение помехоустойчивости, вызванное снижением уровня восприимчивости Б А к кондуктивным помехам. Особенно сказываются кондуктивные помехи на работоспособности БА в конце САС, когда БА в значительной части отработала свой нормативный ресурс. Темпы старения БА в реальных условиях эксплуатации определяются степенью нагруженности примененных в ней электорадиоизделий и выбранными методами резервирования электронных устройств. Поэтому актуален также поиск путей повышения надежности работы и продления ресурса БА за счет применения специальных мер улучшения ЭМО, направленных на замедление темпов старения БА при летной эксплуатации КА.

Наличие различных факторов ухудшения ЭМО в бортовых системах КА при летной эксплуатации предполагает разработку и внедрение уже бортовых специализированных средств непрерывного контроля

и обработки параметров кондуктивных помех, которые позволяют производить диагностику аномалий и формировать информацию об аномалиях, необходимую для своевременного перевода БА в облегченные режимы, способствующие улучшению ЭМО и исключению проявления аномалий (например, путем изменения режимов работы бортовых систем, облегчающих условия работы СЭП и ЭПС, или путем изменения конфигурации резервирования БА, приводящей к переходу на не выработавшее свой ресурс резервное оборудование).

Обеспечение улучшения ЭМО в бортовых системах КА при летной эксплуатации - это достаточно сложная наукоемкая проблема, и для ее решения потребуется проведение комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по нахождению приемлемых способов мониторинга параметров кондуктивных помех, регистрации аномалий и управления замедлением старения БА. Объектом исследования для улучшения ЭМО должна стать вся БА, которая объединена через БКС общей СЭП, обеспечивающей электроэнергией ЭПС. Здесь сразу возникает ряд сложных технических задач, которые должны решаться как на системном, так и на приборном уровнях, а значит, с привлечением всех предприятий - разработчиков БА. При этом на системном и приборном уровнях важно правильно определить следующее:

- места установки датчиков тока и напряжения для контроля параметров помех на шинах питания БА, которые бы позволили собрать достаточно информации для оценки складывающейся ЭМО в бортовых системах КА;

- структуру и параметры кондуктивных помех, по которым необходимо оценивать качество электропитания;

- концепцию построения бортового специализированного прибора контроля кондуктивных помех, который мог бы осуществлять непрерывный мониторинг качества электропитания, производить диагностику возникающих аномалий и формировать необходимую информацию для принятия решения о переводе БА в облегченные режимы работы;

- способы перевода БА в облегченные режимы работы.

Впервые практические действия по воплощению этих идей в жизнь были предприняты в ОАО «Информационные спутниковые системы»: были определены структура помех на шинах питания СЭП и ЭПС, необходимые для регистрации аномалий параметры помех и методы их мониторинга, а также заданы требования к аппаратной реализации бортового специализированного прибора контроля кондуктивных помех и его программному обеспечению. По заданным требованиям было разработано многоканальное устройство контроля помеховой обстановки (УКПО), которое прошло наземные отработочные испытания с положительными результатами [2]. Однако остался открытым вопрос внедрения УКПО в бортовые системы КА, так как в настоящее время не решены во-

просы размещения в бортовых системах КА датчиков тока и напряжения для контроля параметров кондук-тивных помех и вопросы управления режимами работы БА при обнаружении аномалий в процессе их мониторинга.

Таким образом, внедрение бортовых специализированных средств непрерывного контроля кондуктив-ных помех, позволяющих измерять их параметры в течение всего САС КА, и разработка методов, позволяющих улучшать ЭМО в бортовых системах в процессе летной эксплуатации КА, представляется своевременным и актуальным. Для успешного решения этой проблемы необходимо разработать общую программу работ для всех смежных предприятий - разра-

ботчиков БА и скоординировать совместные усилия в этом направлении.

Библиографические ссылки

1. Прибор контроля кондуктивных помех / Ю. М. Прокофьев, В. Ю. Прокофьев, С. Г. Кочура и др. // Навигац. спутниковые системы, их роль и значение в жизни соврем. человека : материалы Всерос. науч.-техн. конф. / под общ. ред. Н. А. Тестоедова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. С. 99-101.

2. Горностаев А. И. Контроль параметров помех на шинах питания бортовой аппаратуры // Изв. вузов. Приборостроение. 2008. № 8. С. 28-33.

A. I. Gornostaev, A. N. Kapustin, V. N. Shkolnyi, A. V. Koltsov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

PROBLEM OF CONTINUOUS WATCH OF CONDUCTED INTERFERENCE ON VOLTAGE DISTRIBUTION BUSES OF ON-BOARD EQUIPMENT IN FLIGHT OPERATION OF SPACECRAFTS

Urgency of the continuous monitoring of conducted interference on voltage distribution buses of on-board equipment in flight operation of spacecrafts is shown. Necessary ways of solving this problem for the application of the onboard specialized instrument of conducted interference in the spacecrafts are defined.

УДК 629.78

М. Д. Евтифьев, А. А. Раскин

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

РАЗВИТИЕ РАКЕТ-НОСИТЕЛЕЙ СРЕДНЕГО КЛАССА

На материале из открытых источников делается анализ развития ракет-носителей среднего класса, а также производится сравнение их основных тактико-технических характеристик.

В 1957 г. в СССР (России) была создана межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) Р-7, которая 4 октября 1957 г. вывела в космос первый искусственный спутник Земли (ИСЗ) и в результате этого стала первой в мире ракетой-носителем (РН), а впоследствии, с добавлением дополнительных блоков -РН среднего класса, закрепив за СССР (Россией) мировой приоритет в открытии космической эры. С этого дня РН получили реальное развитие.

Сегодня масштабы космической деятельности человечества огромны. Космические технологии используют более 110 стран, а около 40 из них являются владельцами КА различного назначения. Однако количество стран, в которых разрабатываются и производятся собственные РН, довольно ограничено, что является свидетельством сложности тех проблем, которые приходится решать при создании надежных средств выведения. В 1960-70-е гг. абсолютная монополия в этой области принадлежала двум странам -СССР и США. В течение 1980-90-х гг. к ним присое-

динился ряд стран Западной Европы, в настоящее время входящих в Европейское космическое агентство (ЕКА), а также Китай, Япония, Индия и др. [1; 2].

Из всех перечисленных стран ракетами-носителями среднего класса обладают Россия, США, Китай, Япония и Индия.

Если в период становления космонавтики работы в области ракетно-космической техники носили преимущественно закрытый характер, то начиная с 1990-х гг. особенностью развития космической деятельности явилось формирование мирового рынка космических товаров и услуг. В результате этого потребовалось значительное количество средств выведения различного класса.

В настоящее время в эксплуатации находятся следующие РН среднего класса. В России: РН «Союз-У», «Союз-ФГ», «Союз-2», «Зенит^Ь, ^ЬБ», разрабатывается «Ангара-3», налажено производство «Союз-ST» для запуска с территории Французской Гвианы; в США: РН «Дельта-2» модификации 7925, «Дельта-4»