Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка проектно-конструкторских решений создания космических аппаратов с крупногабаритными трансформируемыми антенными рефлекторами

Докладчик: Резник Сергей Васильевич

Должность: заведующий кафедрой, профессор, д.т.н.

Цель проекта:
Создание теоретического и технологического задела по проблеме разработки и изготовления крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов, диаметром апертуры до 100 метров, обладающих прецизионной отражающей поверхностью, для космических аппаратов (КА) с длительным (не менее 15 лет) сроком активного существования.

Основные планируемые результаты проекта:
2.1 Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
2.1.1 Результаты аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему разработки и изготовления крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
2.1.2 Результаты аналитического исследования существующих конструкций трансформируемых рефлекторов, технологий их создания, методов измерений при наземной отработке и настройке крупногабаритных трансформируемых антенн КА длительного функционирования, и обоснованы направления исследований, т.ч.:
- результаты систематизации и обобщения информации о способах развертывания крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
- результаты анализа проектирования и технологий изготовления стержневых силовых элементов из ПКМ (выполняется за внебюджетные средства);
- результаты анализа технологий изготовления металлических законцовок тросовых элементов систем развертывания и регулирования формы (выполняется за внебюджетные средства);
- результаты обобщения и систематизации данных по технологиям производства и характеристикам тросов из полимерных материалов (выполняется за внебюджетные средства);
- результаты обобщения и систематизации данных по технологиям производства и характеристикам металлических сетеполотен радиотехнического назначения (выполняется за внебюджетные средства);
– результаты анализа методов и средств моделирования теплового и термонапряженного состояния конструкций космических крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
– результаты анализа методов и средств испытаний элементов конструкций космических крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
2.1.3 Конструктивный состав крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов космических аппаратов, для изготовления которых наиболее эффективно применение конструкционных элементов из новых, в т.ч. полимерных композиционных материалов (ПКМ);
2.1.4 Данные по тепловым и механическим нагрузкам, действующим на элементы крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов при эксплуатации в космическом пространстве;
2.1.5 Перечень новых материалов, предлагаемых для изготовления элементов крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
2.1.6 Результаты анализ физико-химических, механических и радиоэлектронных свойств новых материалов, предлагаемых для изготовления элементов крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
2.1.7 Результаты анализа влияния эксплуатационных факторов на механизмы разрушения новых материалов, применительно к крупногабаритным трансформируемым антенным рефлекторам космических аппаратов;
2.1.8 Результаты исследовательских испытаний новых материалов для применения в крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторах и выбора материалов для изготовления экспериментальных образцов;
2.1.9 Описание тепловых и термомеханических моделей типовых секций антенного рефлектора, включающих в себя силовые элементы из ПКМ, металлические законцовки, сетеполотна и тросовые элементы, ориентированные на использование пакетов конечно-элементного анализа SienmensNX, MSC.Sinda, MSC.Thermica.
2.1.10 Описание модели эксплуатационных характеристик крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов, с диаметром апертуры до 100 метров, ориентированной на использование пакетов конечно-элементного анализа HighFrequencyStructuralSimulator (HFSS) или подобных.
2.1.11 Результаты тепловых и термомеханических расчетов конструкций типовых секций антенного рефлектора, перспективных крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов;
2.1.12 Результаты моделирования эксплуатационных характеристик крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов, с диаметром апертуры до 100 метров, с учетом реологических свойств новых материалов;
2.1.13 Результаты исследовательских испытаний элементов конструкции крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов космических аппаратов:
– силовых стержневых элементов;
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
– масштабно уменьшенных моделей рефлектора;
2.1.14 Материалы анализа результатов исследовательских испытаний элементов конструкции рефлектора и масштабно уменьшенной модели рефлектора;
2.1.15 Сравнительная оценка научно-технического уровня полученных результатов исследований и разработок с современным научно-техническим уровнем аналогичных исследований;
2.1.16 Предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
2.1.17 Технико-экономическая оценка результатов ПНИ.
2.2 Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
2.3 Лабораторные технические регламенты для изготовления опытных образцов материалов для проведения их испытаний:
– образцы материалов силовых стержневых элементов в составе;
– образцы материалов металлических законцовок;
– образцы материалов тросов из полимерных материалов;
– образцы материалов металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
2.4 Опытные образцы материалов для проведения их испытаний:
– стержневых элементов;
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
2.5 Программы и методики исследовательских испытаний опытных образцов материалов для применения в крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторах космических аппаратов:
– для силовых стержневых элементов;
– для металлических законцовок;
– для тросов из полимерных материалов;
– для металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
2.6 Методика учета реологических свойств материалов для применения в конструкциях рефлектора для прогнозирования механического поведения рефлектора в течение всего срока активного существования.
2.7 Эскизная документация для изготовления экспериментальных образцов конструкций крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов космических аппаратов с использованием новых материалов:
– силовых стержневых элементов
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения;
– масштабно уменьшенных моделей рефлектора.
2.8 Лабораторные технологические регламенты изготовления экспериментальных элементов конструкций крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов космических аппаратов:
– силовых стержневых элементов;
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
2.9 Лабораторный регламент изготовления масштабно уменьшенной модели рефлектора.
2.10 Экспериментальные образцы:
– силовых стержневых элементов;
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения
– масштабно уменьшенная модель рефлектора.
2.11 Программы и методики исследовательских испытаний элементов конструкции крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов космических аппаратов:
– силовых стержневых элементов;
– металлических законцовок;
– тросов из полимерных материалов;
– металлических сетеполотен радиотехнического назначения.
– масштабно уменьшенной модели рефлектора.
2.12 Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов для перспективных систем космической связи с элементами из полимерных композиционных материалов».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
3.1 Разрабатываемые трансформируемые антенные рефлекторы предназначены для работы на геостационарной или высокоапогейных орбитах.
3.2 Разрабатываемые технические решения должны быть направлены на совершенствование методов создания крупногабаритных трансформируемых рефлекторов зеркальных космических антенн диаметром до 100 м.
3.3 Разработанные в ходе выполнения ПНИ методики проектирования и испытания должны предназначаться для создания конструкций трансформируемых антенных рефлекторов с силовыми элементами из КМ и радиоотражающими металлическим сетеполотнами.
3.4 Созданные в ходе выполнения ПНИ тепловые и термомеханические математические модели должны обеспечивать возможность определения температурного состояния конструкции антенного рефлектора в условиях космического пространства и деформаций конструкции и изменения ее радиотехнических характеристик при деформации.
3.5 Созданная в ходе выполнения ПНИ модель эксплуатационных характеристик крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов с диаметром апертуры до 100 метров должны обеспечивать возможность расчета изменения ее радиотехнических характеристик при деформации.
3.6 Созданная в ходе выполнения ПНИ методика учета реологических свойств материалов для применения должна позволять проводить прогнозирование изменения формы рефлектора в течение всего срока активного существования.

Текущие результаты проекта:
Составлен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему разработки и изготовления крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов. Рассмотрены конструкции современных и перспективных трансформируемых рефлекторов, технологии их создания, методы измерений при наземной отработке и настройке крупногабаритных трансформируемых антенн КА длительного функционирования. Показана перспективность использования полимерных композиционных материалов для изготовления силовых элементов трансформируемых антенных рефлекторов. Обоснованы направления исследований, касающиеся способов развертывания крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов, методов проектирования и изготовления стержневых силовых элементов из ПКМ, металлических законцовок тросовых элементов систем развертывания и регулирования формы, тросов из полимерных материалов, металлических сетеполотен радиотехнического назначения. Проведен анализ методов и средств моделирования теплового и термонапряженного состояния конструкций космических крупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторов, а также методов и средств испытаний их силовых элементов.