CC BY
46
УДК 629. 78
СПОСОБ УКЛАДКИ КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО ЗОНТИЧНОГО РЕФЛЕКТОРА ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕНЫ
Е. А. Кадуцкая, П. И. Костюк, В. В. Шальков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-шай: from_russia19@mail.ru
В настоящее время для космической отрасли актуальной задачей является разработка новых бортовых антенн с крупногабаритными трансформируемыми бортовыми рефлекторами. Учитывая сложность и трудоемкость создания таких конструкций, существует острая необходимость в разработке высокоточных крупногабаритных развертываемых рефлекторов и их компоновки под головной обтекатель ракеты-носителя.
Ключевые слова: рефлектор, отражающая поверхность.
At the present time an urgent task of the space industry is developing new on-board antennas with large-scale transformable reflectors. There is a strong need to develop high-precision large deployable reflectors and their layout under fairing of the launch vehicle given the complexity and the complexity of creating such structures.
Keywords: reflector, the reflecting surface.
На данном этапе развития существует большой интерес в усовершенствовании технологий изготовления и укладки радиоотражающей поверхности в транспортном положении трансформируемого рефлектора с большой апертурой. В работе [1] был рассмотрен гибкий прецизионный рефлектор (ГПР) зонтичной антенны. ГПР является рефлектором с поверхностью из тонкого композита, который складывается по типу гофрирования, подобно «кофейному фильтру» [2; 3].
Определим основные характеристики разрабатываемого рефлектора.
Рабочая поверхность рефлектора - это стандартный параболоид:
где Z - антенная ось; X, У - две взаимно-перпендикулярные боковые стороны; Е - фокусное расстояние.
Отношение фокусного расстояния к диаметру Е / В = 0,3 - 0,35, где Е = 1,2 -1,4; принимаем Е = 1,4 м (рис. 1).
Выбираем d = 1 м - диаметр отверстия, делящего мембрану на жесткую и трансформируемую часть, из соотношения, удовлетворяющего условию необходимой зоны сворачивания В = 1,5 м.
Вычислим минимум N, требуемый для размещения в зоне полезного груза
THE MODE OF SUPERPOSITION OF A OVERSIZED FLEXIBLE UMBRELLA REFLECTOR OF A REFLECTOR-TYPE ANTENNA
E. A. Kadutskaya, P. I. Kostuk, V. V. Shalkov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: from_russia19@mail.ru
X 2 + Y 2 = 4 FZ,
(1)
(2)
где ^гоке1 = 0,75 - радиус размещения полезного груза. Минимальное значение N = 10.
Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»
Вычислим минимальный радиус изгиба мембраны в транспортировочном положении:
Яр >т---т > 0,032 м. (3)
F Ж - 2
Тригонометрические вычисления приводят к углам и длинам:
а = — = 36°, В = — = 300°, у = п| - + — 1 = 95,4° . N 3 13 N)
Общая длина нижней окружности: = п—1 = 3,14 -1 = 3,14 м. Всего 20 дуг, значит, на одну приходится 11 = 0,157 м. Из формулы
¡1 = яу
1 360 1
найдем радиус Ль Я = 0,068 м.
Определим:
общую длину верхней окружности: Б2 = 12,56 м;
длину, приходящуюся на одну складку: 12 = 0,349 м;
радиус изгиба верхней окружности: Я2 = 0,25 м.
В качестве отражающей поверхности принимается гибкая, термостабильная графитовая композитная оболочка, называемая также мембраной. За основу гибкой отражающей поверхности взята трехостносотканная ткань из углеволокна со связующим эластомер силикон 8690 [4]. Такой выбор отражающей поверхности сводит к минимуму элементы силового каркаса, так как силовые спицы необходимы лишь для поддержания, нет необходимости обеспечивать натяжение, при раскрытии мембрана самостоятельно принимает заданную форму, обеспечивая точность поверхности. Тем самым значительно уменьшается масса рефлектора, а это является одним из основных критериев в выборе данной отражающей поверхности.
Еще одними положительным моментом в данной отражающей поверхности, по сравнению с се-теполотном, является тот факт, что при разработке рефлектора из сетеполотна заведомо вносится ошибка при фацетировании [1]. С применением же материала трехостносотканной ткани из углеволокна со связующим эластомер силикон 8690 данная ошибка отсутствует по причине изготовления радиоотражающей поверхности на объемном шаблоне.
В разрабатываемом изделии существуют свои недостатки. Одна из основных проблем - упоря-доченно сложить отражающую поверхность, так как если материал перегнуть, то он не примет свою прежнюю форму. Также причиной отсутствия введения данных рефлекторов в эксплуатацию на российских космических аппаратах является то, что связующее эластомер силикон 8690 производится только за рубежом, так как у российских предприятий нет нужного оборудования для его безопасного создания.
Предлагаемая конструкция рефлектора является перспективной. Необходимо и в дальнейшем заниматься развитием новых отечественных материалов, которые обеспечат высокое качество рефлекторов.
Библиографические ссылки
1. Грянник М. В., Ломан В. И. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа. М. : Радио и связь, 1987. 72 с.
2. Лобкова Л. М. Проектирование антенн и устройств СВЧ : учеб. пособие для вузов. Севастополь : Изд-во СевНТУ, 2002. 178 с.
3. Юрцев О. А. Элементы общей теории антенн : метод. пособие по курсу «Антенны и устройства СВЧ» для студентов спец. «Радиотехника». В 3 ч. Ч. 1. Минск : БГУИР, 1997. 34 с.
4. Жирнова Е. А., Банщикова М. Н. Робастное проектирование при изготовлении прецизионных антенных рефлекторов из полимерных композиционных материалов // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ., памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. 522 с.
© Кадуцкая Е. А., Костюк П. И., Шальков В. В., 2016
