CC BY
25Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
УДК 629.783
ВЫБОР УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОРБИТАЛЬНОЙ ЮСТИРОВКИ РЕФЛЕКТОРА КРУПНОГАБАРИТНОЙ ТРАНСФОРМИРУЕМОЙ АНТЕННЫ
Г. И. Калабегашвили, Е. В. Бикеев, М. Г. Матыленко
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»
Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected]
В процессе эксплуатации крупногабаритных трансформируемых антенн связных космических аппаратов возникает необходимость их орбитальной юстировки. Проведен анализ требований к орбитальной юстировке КТА и сделан выбор устройства регулировки положения рефлектора.
Ключевые слова: крупногабаритная трансформируемая антенна, рефлектор, орбитальная юстировка.
SELECTION OF THE DEVICE FOR ORBITAL ALIGNMENT OF THE REFLECTOR OF A LARGE TRANSFORMABLE ANTENNA
G. I. Kalabegashvili, E. V. Bikeev, M. G. Matylenko
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
When creating a transformable antennas for communications spacecraft, the problem arises due to the orbital alignment. In this work, the requirements analysis of antenna orbital adjustment and equipment selection of reflector position regulation were carry out.
Keywords: transformable antenna, reflector, the orbital alignment.
В мировом спутникостроении широко применяются крупногабаритные трансформируемые конструкции [1]. Одной из таких конструкций являются крупногабаритные трансформируемые антенны (КТА) [2]. КТА представляет собой сложнейшую техническую систему от точности геометрии, которой после раскрытия зависит обеспечение качественным сигналом абонентов в требуемой зоне обслуживания.
Конструкция КТА (см. рисунок) представляет собой облучатель, устанавливаемый на корпус КА и крупногабаритный рефлектор на штанге, обеспечивающей рабочее положение рефлектора относительно облучателя [4-5]. Радиоотражающая же поверхность рефлектора представляет собой офсетную вырезку из параболоида вращения. Одним из факторов, влияющих на качество сигнала, является взаимное расположение составных частей (СЧ) КТА - ошибка размещения рефлектора относительно облучателя непосредственно влияет на форму диаграммы направленности (ДН) антенны и ее ориентацию [3]. Например, отклонение рефлектора относительно облучателя КТА от требуемого углового положения на одну угловую секунду, при расположении КА на геостационарной орбите, приводит к тому, что ее ДН отклоняется от требуемой точки на Земле на 200 метров, а отклонение на один градус - уже приводит к отклонению ДН на 630 километров.
На взаимное положение СЧ КТА (рефлектора и облучателя) после раскрытия влияют множество фак-
торов, в том числе такие факторы как ошибки изготовления, ошибки раскрытия и ошибки, вызванные температурными и упругими деформациями конструкции. Все выше перечисленные ошибки при проектировании и изготовлении КТА исключить не предоставляется возможным.
Типовая компоновка связного КА с КТА
Наиболее целесообразным и менее затратным является использование в составе КТА устройств регулировки положения ее СЧ, что позволит во время
Решетневскуе чтения. 2018
эксплуатации КА на орбите, проводить орбитальную юстировку КТА, а значит, иметь возможность скомпенсировать ошибки взаимного положения рефлектора и облучателя относительно требуемого.
К взаимному расположению облучателя и рефлектора КТА традиционно предъявляются следующие требования:
- положение фокуса радиоотражающей поверхности рефлектора должно находиться в сфере радиусом R относительно фазового центра облучателя;
- ось радиоотражающей поверхности рефлектора, должна быть параллельна и сонаправлена проектной оси антенны. В первом приближении должна быть параллельна продольной оси КА, ориентируемой на Землю.
По ряду причин управление взаимным расположением облучателя и рефлектора КТА выбрано через управление положением рефлектора.
В рамках работ по разработке системы контроля геометрии антенны (СКГА) [6-7], проведены работы по анализу требований к орбитальной юстировке КТА и определена оптимальная конфигурация устройства регулировки положения рефлектора (УРПР) выработаны основные требования к его составным частям (диапазон движения приводов, точность перемещения и т. д.).
Анализ нескольких вариантов состава УРПР показал, что наиболее оптимальным составом для решения задачи орбитальной юстировки КТА сформулированной выше является:
- трехстепенной блок механики, установленный в узле крепления штанги к корпусу КА. Обеспечивает поворот фланца стыковки с штангой рефлектора в двух взаимно перпендикулярных плоскостях вокруг осей собственной системы координат, линейное перемещение фланца стыковки с штангой антенны вдоль продольной оси симметрии штанги.
- двухстепенной блок механики, установленный в узле крепления штанги к рефлектору. Обеспечивает поворот фланца стыковки с рефлектором в двух взаимно перпендикулярных плоскостях вокруг осей собственной системы координат.
Необходимо отметить, что полученное решение хоть и соответствует поставленной выше задаче орбитальной юстировки, но является не достаточно оптимальным с точки зрения массы. Для оптимизации в части массы средств орбитальной юстировки требуется другая формулировка задачи орбитальной юстировки.
Библиографические ссылки
1. Tibert G. Deployable tensegrity structures for space applications. Doctoral thesis [Электронный ресурс]. Stockholm: Royal Institute of Technology, 2002. URL: http://www.mech.kth.se/thesis/2002/phd/phd_2002_gun-nar_tibert.pdf (дата обращения: 12.08.2018).
2. Бей Н. А., Зимин В. Н. Трансформируемые антенны больших размеров для геостационарных космических аппаратов // Антенны. 2005. № 10. С. 24-27.
3. Айзенберг Г. З., Ямпольский В. Г., Терешин О. Н. Антенны УКВ / под ред. Г. З. Айзенберга. В 2 ч. Ч. 1. М. : Связь, 1977. 288 с.
4. Пат. № 2370864 (РФ). Зонтичная антенна космического аппарата / В. И. Халиманович, А. И. Величко, Г. В. Шипилов, А. В. Романенко и др. 2008.
5. Пат. № 2350519 (РФ). Развертываемый трансформируемый рефлектор космического аппарата / Н. А. Тестоедов. В. И. Халиманович, А. И. Величко, Г. В. Шипилов, А. В. Романенко и др. 2007.
6. Система контроля геометрии крупногабаритной трансформируемой антенны и ее наведение // Решетневские чтения : материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генерального конструктора ракетно-космических систем акад. М. Ф. Ре-шетнева : в 2 ч. / М. Г. Матыленко, Е. В. Бикеев, А. А. Алексеенко, М. О. Дорофеев ; под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. Ч. 1. C. 194-196.
7. Система наведения крупногабаритной трансформируемой антенны / А. А. Алексеенко, Е. В. Бикеев, М. В. Лукьяненко, М. Г. Матыленко, М. О. Дорофеев // Вестник СибГАУ. 2014. № 1(53). С. 104-108.
References
1. Tibert G. Deployable tensegrity structures for space applications. Doctoral thesis. Stockholm: Royal Institute of Technology, 2002. URL: http://www. mech.kth.se/thesis/2002/phd/phd_2002_gunnar_tibert.pdf (accessed: 12.08.2018).
2. Zimin V. N. Transformable large antenna for geostationary spacecraft // Antennas. 2005. № 10. P. 24-27.
3. Ayzenberg G. Z., Yampol'skiy V. G., Tereshin O. N. Antenny UKV. [Ultrashort waves antennas], 1977, Svyaz', 288 p.
4. Khalimanovich V. I., Velichko A. I., Shipilov G. V., Romanenko V. I. Zontichnaya antenna kosmicheskogo apparata [Umbrella antenna spacesraft]. Patent RF, no. 2370864. 2008. 10 p.
5. Testoedov N. A., Khalimanovich V. I., Shipilov G. V., Romanenko V. I. Razvertyvaemyy krupnogabaritnyy reflektor kosmicheskogo apparata [Spacecraft large deployable reflector]. Patent RF, No. 2350519. 2009. 19 p.
6. Matylenko M. G., Bikeev E. V., Alekseenko A. A., Dorofeev M. O. [Control system of large-sized transformed antenna geometry]. Reshetnevskie chteniya : materially XVII Mezhdunar. nauch. konf., posvyashch. pamyati gener. konstruktora raket.-kosmich. sistem akad. M. F. Reshenteva [In proc. of the 17th international scientific conference "Reshetnevskie chteniya"]. Krasnoyarsk, 2013. P. 194-196 (In Russ.)
7. Alekseenko A. A., Bikeev E. V., Luk'yanenko M. V., Matylenko M. G., Dorofeev M. O. [The guidance system of large flexible antenna]. Vestnik SibGAU. 2014. Vol. 1, No. 53. P. 104-108. (In Russ.)
© Калабегашвили Г. И., Бикеев Е. В., Матыленко М. Г., 2018
