Перспективы повышения размерной стабильности и весовой эффективности рефлекторов зеркальных космических антенн из композиционных материалов

Рефлекторы бортовых зеркальных космических антенн должны иметь малую погонную плотность и высокую размерную стабильность. Информация о методах проектирования рефлекторов из композиционных материалов носит отрывочный характер. Актуальность создания более совершенных конструкций рефлекторов, чем существующие, побуждает самостоятельно разрабатывать подходы к решению этой проблемы. Предложена методика проектирования рефлекторов зеркальных космических антенн, основанная на конечно-элементном моделировании температурного и напряженно-деформированного состояний вариантов композитных конструкций рефлекторов для заданных условий космического полета. Показана практическая возможность снижения погонной плотности и повышения размеростабильности рефлекторов зеркальных космических антенн по сравнению с имеющимися конструкциями.

Литература

[1] Recommendation ITU-R V.431-6. Nomenclature of the frequency and wavelength bands used in telecommunications. URL: http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/v/R-REC-V.431-6-199304-S!!PDF-E.pdf (accessed 18 September 2017).

[2] Спутник связи ЯМАЛ-200 (2017). URL: http://www.energia.ru/automatic/yamal-200.html (дата обращения 11 июля 2017).

[3] Reflector Antennas. URL: http://www.hps-gmbh.com/en/portfolio/subsystems/reflector-antennas/ (accessed 15 June 2017).

[4] Чичурин В.Е., Наговицин А.В., Патраев Е.В., Михнеев М.М., Лукина Н.М. Устройства для работы с сотовым заполнителем при изготовлении зеркальных рефлекторов. Решетневские чтения-2013, Красноярск, СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2013, т. 1, с. 449–450.

[5] Designing for dimensional stability in space (2005). URL: http://www.compositesworld.com/articles/designing-for-dimensional-stability-in-space (accessed 5 June 2017).

[6] Baunge M., Ekstrom H., Ingvarson P., Petersson M. A new concept for dual gridded reflector. Proceed. 4th European Conf. on Antenna and Microwave Propagation, Barcelona, Spain, 12–16 April 2010, 5 p. URL: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=5497865 (accessed 18 September 2017).

[7] Спутник Ямал-401 (2017). URL: https://www.iss-reshetnev.ru/projects (дата обращения 12 декабря 2017).

[8] Advanced Data Relay and Technology Mission Satellite (2009). URL: http://weebau.com/satellite/A/artemis.htm (accessed 1 June 2017).

[9] Архипов М.Ю. Идентификация и моделирование деформированного состояния лепестка космического радиотелескопа «Радиоастрон» при проведении термовакуумных испытаний. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2001, № 3, с. 30–40.

[10] Архипов М.Ю., Виноградов И.С., Новиков С.Б., Федорчук С.Д. Численное моделирование температурных деформаций космического радиотелескопа «Радиоастрон». Космические исследования, 2014, № 5, с. 428–429.

[11] Биткина Е.В., Денисов А.В., Биткин В.Е. Конструктивно-технологические методы создания размеростабильных космических композитных конструкций интегрального типа. Известия Самарского научного центра РАН, 2012, т. 14, № 2–4, с. 555–560.

[12] Вечтомов В.А., Зимин В.Н., Кузенков А.Н., Дронов Д.В., Козлов А.А. Бортовая многолучевая антенна Kа-диапазона для зонированного обслуживания территории РФ спутниковой связью с высокоскоростным доступом. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2012, № S7, с. 70–81.

[13] Резник С.В. Актуальные проблемы проектирования, производства и испытания ракетно-космических композитных конструкций. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 3. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/rocket/638.html (дата обращения 01 сентября 2017).

[14] Резник С.В., Денисов О.В., Чуднов И.В. Основные подходы к формированию программы термовакуумных испытаний прецизионных рефлекторов зеркальных космических антенн. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, № 8, с. 167–184. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/612062.html (дата обращения 01 сентября 2017).

[15] Михайловский К.В., Резник С.В. Разработка математико-алгоритмического обеспечения для расчета внутренних напряжений в тонкостенных рефлекторах из углепластика во время технологического процесса их изготовления. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, № 8, с. 151–166. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/612095.html (дата обращения 01 сентября 2017).

[16] Reznik S.V. Advanced directions of research in the field of composite structures for space antennas. Proc. 3rd Int. Conf. on Advanced Composite Materials and Technologies for Aerospace Applications, 13–16 May 2013, Wrexham, Nord Wales, UK, pp. 7–11.

[17] Резник С.В., Просунцов П.В., Азаров А.В. Проектные исследования рефлекторов зеркальных космических антенн с высокой стабильностью формы и малой погонной плотностью. Матер. 6-го Белорусского космического конгресса, Минск, 28–30 октября 2014, Минск, ОИПИ НАН Беларуси, 2014, т. 1, с. 223–226.

[18] Резник С.В., Просунцов П.В., Азаров А.В. Обоснование конструктивно-компоновочной схемы рефлектора зеркальной космической антенны с высокой стабильностью формы и малой погонной плотностью. Инженерно-физический журнал, 2015, т. 88, № 3, с. 674–680.

[19] Резник С.В., Просунцов П.В., Азаров А.В. Моделирование температурного и напряженно-деформированного состояний рефлектора зеркальной космической антенны. Инженерно-физический журнал, 2015, т. 88, № 4, с. 945–950.

[20] Reznik S., Prosuntsov P., Timoshenko V., Denisov O., Minakov D., Mikhailovsky K. Thermal vacuum tests of the lightweight reflector for a space antenna. Proc. 36rd ESA Antenna Workshop on Antennas and RF Systems for Space Science, 5–9 October 2015, Noordwijk, Netherlands, 2015, 6 p.

[21] Reznik S., Prosuntsov P., Azarov A. Design study of a lightweight reflector for the space antenna. Proc. 36rd ESA Antenna Workshop on Antennas and RF Systems for Space Science, 5–9 October 2015, Noordwijk, Netherlands, 2015, 1 p.

[22] Резник С.В., Просунцов П.В., Азаров А.В. Обоснование конструктивно-компоновочной схемы рефлектора зеркальной космической антенны с высокой стабильностью формы и малой погонной плотностью. Инженерно-физический журнал, 2015, т. 88, № 3, с. 699–705.

[23] Reznik S.V., Novikov A.D. Comparative analysis of the honeycomb and thin-shell space antenna reflectors. MATEC Web of Conferences, Thermophysical Basis of Energy Technologies, 2017, no. 1012, 2016, 5 p.

[24] Prosuntsov P.V., Reznik S.V., Mikhailovsky K.V., Novikov A.D., Aung Zaw Ye. Study variants of hard CFRP reflector for intersatellite communication. IOP Conf. Series: Materials Science and engineering, 2016, vol. 153, no. 1, 7 p.