Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0073

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0073
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет"
Название доклада
Проведение прикладных научных исследований в области проектирования космических аппаратов с крупногабаритными трансформируемыми антенными рефлекторами
Докладчик
Пономарев Сергей Васильевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель работы – обоснование выбранной концепции крупногабаритного
трансформируемого рефлектора путем математического моделирования рефлекторов ипроцессов настройки и регулирования отражающей поверхности.
Реализация проекта направлена на улучшение технологии производства крупногабаритных рефлекторов cразмерами апертурыдо 100метров для сокращения сроков и стоимости разработки и наземной отработки таких конструкций.
Целями реализуемого проекта являются:
Создание теоретического и технологического задела по проблеме разработки и изготовления крупногабаритныхтрансформируемых антенных рефлекторов сдиаметром апертуры до 100 метров, обладающих прецизионной отражающейповерхностью, для космических аппаратов (КА) с длительным (не менее 15 лет) сроком активного существования.
Разработка способов наземных испытаний и орбитальной юстировки крупногабаритных трансформируемых антенныхрефлекторов механическими и радиотехническими средствами.
Создание методического обеспечения и исходных данных для проведения ОКР по разработке и изготовлениюкрупногабаритных трансформируемых антенных рефлекторовс диаметром апертуры до 100 метров для космических аппаратов.
Реализация проекта позволит обосновать концепцию крупногабаритного трансформируемого рефлектора путемматематического моделирования рефлекторов, процессов настройки и регулирования отражающей поверхности.
Актуальность и новизна исследования
Уровень отечественных разработок в области крупногабаритных космических рефлекторов отстает от уровня ведущих зарубежных производителей на 10 лет. Обладание технологиями изготовления и эксплуатации космических аппаратов с крупногабаритными рефлекторами является стратегически важным вопросом, так как эти технологии являются технологиями двойного назначения.
Современные тенденции развития рефлекторов антенн космических аппаратов характеризуются снижением удельной массы одновременно с увеличением общих размеров конструкции. Является актуальным вопрос использования высокочастотных диапазонов, что накладывает повышенные требования к точности отражающей поверхности рефлекторов. Это ведет к удорожанию конструкций рефлекторов и процессов их разработки и изготовления,а также – делает актуальным разработку новых подходов и методов численного моделирования напряженно-деформированного состояния крупногабаритных раскрываемых конструкций для снижения издержек при создании и наземной отработке таких конструкций в наземных условиях.
Результатом проведенного исследования является впервые сформулированный комплексный подход к проектированию крупногабаритных раскрываемых космических рефлекторов, включающий в себя комплексную математическую модель рефлектора и ряд методик решения задач, возникающих при проектировании и изготовлении крупногабаритных рефлекторов. Разработка новой конструктивной схемы перспективного крупногабаритного рефлектора, учитывающую современное положение дел в области патентной защиты конструкторских решений для крупногабаритных раскрываемых конструкций с точки зрения возможностей коммерческого использования перспективных рефлекторов..
Описание исследования

Исследование проведено путем математического моделирования конструкций крупногабаритных рефлекторов и их отдельных элементов с учетом нелинейных эффектов и использованием метода конечных элементов.

Результаты математического моделирования верифицированы, в том числе, с использованием экспериментальных данных. Для верификации входных параметров проведены экспериментальные исследования по определению механических свойств специальных материалов, применяемых при изготовлении космических крупногабаритных раскрываемых рефлекторов. Для верификации методики комплексного анализа крупногабаритного рефлектора изготовлен и испытан ряд макетов. Проведено сравнение результатов испытаний макетов с результатами, полученными с помощью методики комплексного  анализа для испытанных макетов

Разработка Программы и методик исследовательских испытаний макета сектора рефлектора.

Разработка Программы и методик исследовательских испытаний макета сектора для исследования периферийного участка отражающей поверхности крупногабаритного рефлектора.

Верификация методики решения нелинейных задач численного моделирования напряженно-деформированного состояния рефлекторов по результатам испытания созданных макетов.

Результаты исследования

Разработаны:

– модель динамических характеристик космического аппарата с крупногабаритным рефлектором

– комплексная модель крупногабаритного трансформируемого рефлектора, описывающая напряженно-деформированное состояние, тепломеханические и электродинамические свойства крупногабаритного трансформируемого рефлектора.

– математическая модель реологических свойств специальных материалов, применяемых в конструкции рефлекторов

– методика решения нелинейных задач численного моделирования напряженно-деформированного состояния рефлекторов

– комплексная методика оценки динамического поведения системы космический аппарат-рефлектор при воздействии на нее различных возмущающих факторов

– методика непосредственного измерения коэффициента отражения материала отражающей поверхности рефлектора

– методика расчета температурных деформаций системы космический аппарат – рефлектор

– методика непосредственного измерения натяжений вантовых и мембранных элементов конструкции рефлектора

– методика наземной настройки и регулировки формы отражающей поверхности крупногабаритного рефлектора при действии силы тяжести на Земле с учетом восстановления формы в невесомости

– методика проектирования периферийных зон отражающей поверхности вантовооболочечных конструкций крупногабаритных рефлекторов

– методика комплексного анализа конструкции крупногабаритного трансформируемого рефлектора

– технологическая документация на раскрой материалов, используемых для создания отражающей поверхности крупногабаритного рефлектора с учетом механических свойств и необходимого усилия натяжения

– конструктивная схема перспективного крупногабаритного рефлектора.

Полученные результаты соответствуют мировому уровню, а в ряде случаев не имеют аналогов.

Практическая значимость исследования
Полученные результаты могут быть использованы в следующих областях: ракето- и спутникостроение, системы механического преобразования энергии.
Внедрение результатов позволит перейти к использованию конструкций космических аппаратов с крупногабаритными рефлекторами.

Использование результатов в области спутникостроения, позволит выйти на приоритетный и конкурентоспособный мировой уровень. Применение результатов положительно скажется на реализации в гражданском и военном сектореприменения.
Постер

0073+PosterTS0073.pptx