CC BY
36Решетневскце чтения
Так, например, агентство NASA разрабатывает антенну с отражательной решеткой для двух диапазонов частот: С (7,115 ГГц) и Ка (32 ГГц). Главное преимущество антенны с двухдиапазонной отражательной решеткой заключается в том, что она имеет значительно меньшую массу и занимает меньше пространства, чем две антенны с однодиапазонной отражательной решеткой. Отражательная поверхность такой антенны состоит из двух типов элементов: крестообразные крупные элементы резонируют на частоте 7,115 ГГц, прямоугольные мелкие - на частоте 32 ГГц [2].
Компания Thales Alenia Space (TAS) (Франция) разрабатывает антенну с реконфигурируемой отражательной решеткой, а также работает в направлении увеличения полосы пропускания. Реконфигурируемая поверхность позволяет создавать контурную диаграмму направленности и перестраивать ее в процессе эксплуатации антенны. Реконфигурирование осуществляется за счет перемещения отдельных полоско-вых отражателей по высоте при помощи микроэлектромеханических систем (МЭМС). МЭМС-устройства имеют размеры от нескольких микрометров до нескольких миллиметров и позволяют с высокой точностью позиционировать отражатели. TAS в своих раз-
работках предусматривает дублирование МЭМС-устройств, что повышает надежность антенны [3].
Антенны с плоской отражательной решеткой представляют большой интерес для ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». В ближайшем будущем необходимо провести исследования в данном направлении и приступить к созданию опытных образцов таких антенн. Их разработка и квалификационные испытания позволят создавать КА с повышенными массогаба-ритными характеристиками, более функциональных и конкурентноспособных на мировом рынке.
Библиографические ссылки
1. Планарная печатная зеркальная антенна / М. Д. Парнес, В. Д. Корольков, М. С. Гашинова и др. // Изв. высш. учеб. заведений. Радиоэлектроника. 2005. Вып. 1. С. 56-59.
2. Lightweight Reflectarray Antenna for 7.115 and 32 GHz / NASA's Jet Pollution Laboratory. Pasadena, Calif., 2007.
3. Lagay H., Bresciani D., Girard E. Recent Developments on Reflectarray Antennas at Thales Alenia Space / Thales Alenia Space. Berlin, 2009.
V. B. Taygin
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
REFLECTARRAY ANTENNAS AS AN ALTERNATIVE OF PARABOLIC MIRROR ANTENNAS OF SPACECRAFTS
The article considers a function principle of the planar reflectarray antenna and its basic advantages as compared with the antenna with a parabolic mirror.
© TaftraH B. E., 2011
УДК 629.78
Ф. В. Танасиенко, И. Н. Цивилев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, Железногорск
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РАДИАТОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА СО ВСТРОЕННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ТРАКТОМ
Представлена методика проведения расчета параметров радиатора космического аппарата со встроенным гидравлическим трактом.
Радиатор космического аппарата предназначен для излучения в космическое пространство тепла, передаваемого жидкостью стенкам гидравлического тракта радиатора, и представляет собой сотопанель со встроенными в нее трубными профилями. Конструктивно каналы трубного профиля располагаются с внутренней стороны панелей. На внешнюю поверхность радиатора наклеивается терморегулирующее покрытие ОСО-С.
Тепловая нагрузка, которую должен отводить радиатор, должна быть не менее 900 Вт. Наиболее комфортной температурой посадочных мест приборов
считается температура 30 °С, поэтому в качестве предполагаемой температуры теплоносителя на входе в коллектор радиатора выбирается именно эта температура.
Радиатор со встроенными гидравлическим трактом имеет два режима работы: горячий (радиатор освещен Солнцем) и холодный (радиатор не освещен Солнцем). Требуется рассчитать распределение температуры по линии движения теплоносителя.
Для моделирования теплового режима радиатора используется узловая модель, в которой конструкция
"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
разбивается на ряд изометрических расчетных узлов. Тепловая модель включает в себя совокупность расчетных узлов, теплофизических параметров, характеризующих каждый узел, а также матриц, описывающих тепловые связи между узлами. Для каждого узла тепловой модели записывается уравнение теплового баланса.
Тепловая модель радиатора представляет собой конечное число изотермических узлов, связанных между собой тепловыми связями, определяемыми конструктивным исполнением. В этой модели учитывается:
- кондуктивный теплообмен между элементами по обшивкам сотовой панели;
- кондуктивный теплообмен между обшивками через сотовый заполнитель;
- конвективный теплообмен между гидравлическим трактом и внутренней обшивкой сотовой панели;
- радиационный теплообмен наружной обшивки сотовой панели с космическим пространством;
- поглощенный поток от Солнца.
Тепловая модель состоит из следующих расчетных элементов:
- внешней обшивки;
- внутренней обшивки;
- гидравлического тракта с жидкостью.
Для упрощения расчетов было выполнено следующее преобразование (рис. 1): радиатор с несколькими витками заменен радиатором с одной нитью при сохранении площади поверхности радиатора.
/гЛ (7л\ frf\ /Я\ /ГТ\
iiJ y¿J y¿J
DL
диатора. Это позволяет рассматривать радиатор с несколькими витками (рис. 1, а) как радиатор с одной нитью (рис. 1, б) при сохранении площади радиатора и межвиткового расстояния.
Рис. 2. Параллельные нити радиатора в поперечном разрезе
Сказанное выше справедливо и для случая, когда радиатор поглощает солнечный поток, т. е. когда температура теплоносителя ниже температуры радиатора.
Таким образом, расчетная тепловая схема радиатора может быть представлена следующим образом (рис. 3).
а б
Рис. 1. Схематический вид радиатора до преобразования (а) и после преобразования (б): АЬ - расстояние между витками
Рассмотрим две параллельных нити радиатора в поперечном разрезе (рис. 2) для случая, когда радиатор сбрасывает избыточную мощность, т. е. когда температура теплоносителя выше температуры радиа -тора.
В этом случае можно считать, что температурное поле поверхности радиатора grad Тр имеет форму, показанную на рис. 2: в точке 2 будет наблюдаться максимальное пиковое значение температуры, а в точке 1 - минимальное, при этом в точке 1 на малом участке Ах температура будет относительно одинаковой. Подобное явление наблюдается и на границе ра-
Рис. 3. Расчетная тепловая схема радиатора
Решая систему нелинейных уравнений теплового баланса следующего вида:
- для узлов внешней обшивки:
(еш), • |t = K¡T11 • (T - T'1) +
x T - Tj) + (aF) • (Тж - T) --e-a,, • F • T'4 + As • S0 • F, • sin(j); - для узлов внутренней обшивки:
(cm), • dt = KC-11 • (TI - T) + ÍlFí • T - Tf);
для узлов жидкостного тракта:
(cm)' • dt = (CGG)ж • (W - T*) - (aF) • (T* - T),
получим распределение температуры по линии движения теплоносителя.
L
Решетневские чтения
F. V. Tanasienko, I. N. Tsivilev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
CALCULATION OF PARAMETERS OF SPACECRAFT RADIATOR WITH INTEGRATED HYDRAULIC TRACT
The article describes methodology for calculating of parameters of radiator of a spacecraft with integrated hydraulic tract.
© TamcHerno O. B., UmnneB H. H., 2011
УДК 621.396.67-51
А. В. Темляков, И. С. Додорин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
УПРАВЛЕНИЕ СТЕНДОМ ДЛЯ УСТАНОВКИ ЭЛЕМЕНТОВ АНТЕННЫ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Рассмотрен стенд для высокоточного позиционирования антенны и излучателя. В качестве механизма перемещения антенны и излучателя используются гексаподы.
Важнейшими характеристиками космического аппарата (КА) являются радиотехнические характеристики (РТХ) его антенн. Для получения наилучших параметров необходимо выбрать оптимальное взаимное положение антенны и облучателя. Этот выбор реализуется при помощи стенда, на котором производится позиционирование антенн и отражателя и последующее измерение их РТХ с целью дальнейшего воспроизведения полученных результатов на реальном КА (рис. 1).
Рис. 1. Эскиз стенда для установки элементов антенны: 1 - основание; 2 - стойка; 3 - гексапод для рефлектора;
4 - гексапод для облучателя; 5 - переходник для рефлектора;
6 - переходник для облучателя
Взаимное позиционирование рефлектора и облучателя в пространстве реализуется с использованием двух гексаподов, каждый из которых имеет шесть степеней свободы [1]. После позиционирования реальное положение рефлектора и облучателя определяется при помощи лазерных датчиков и реперных точек, расположенных на конструкции.
Управление стендом осуществляется оператором с помощью специализированного программного обеспечения (ПО), созданного в ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Ре-шетнева». ПО имеет два режима: сервисный и основной. За основу технического меню взято разработанное ранее ПО (рис. 2).
В техническом меню контролируются основные характеристики стенда и обеспечивается возможность позиционирования площадки с визуализацией процесса на простом вьювере. Достоинствами этого ПО являются относительная простота и надежность программного кода, независимость от дополнительных модулей и библиотек, за исключением библиотек связи с устройством, что обеспечивает большую гибкость в отладке ПО и при сбоях оборудования.
Рабочий вариант ПО разрабатывается с использованием САПР САТ1А. Модель стенда полностью моделируется этой системой, и оператор имеет возможность максимально точно указать требуемые положения и оценить результат действия его команд до начала позиционирования устройств. Обмен данными с модулем управления производится через программный интерфейс САТ1А. Этот вариант ПО использует больше вычислительных мощностей, требует установки САПР САТ1А и настройки необходимых библиотек и будет использоваться как основной режим управления устройством. Техническое меню останется в качестве резервного варианта управления.
Библиографическая ссылка
1. Глазунов В. А., Колискор А. Ш., Крайнев А. Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М. : Наука, 1991.
