Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№3 2019

Заголовок

Разработка зеркальной антенны космического аппарата с ультралегким высокоточным размеростабильным рефлектором

Авторы

1В.Б. Тайгин, 2,3А.В. Лопатин

Организации

1АO «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
2Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация
3Институт вычислительных технологий СО РАН
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

В статье рассмотрены существующие конструкции зеркальных антенн, применяемые на космических аппаратах. Сформулированы требования, при которых обеспечивается надежная работоспособность антенн в условиях эксплуатации. Предложена оригинальная конструкция космической высокочастотной осесимметричной зеркальной антенны сверхлегкого класса. Корпус антенны состоит из нескольких сопряженных тонких криволинейных углепластиковых оболочек. Разработана технология изготовления антенны, которая позволила создать оболочку рефлектора с минимальными отклонениями от теоретического параболоида вращения. С помощью метода конечных элементов выполнен параметрический модальный анализ антенны. На основе этого анализа были определены геометрические параметры, обеспечивающие оптимальные механические и массовые характеристики конструкции. Результаты расчетов были использованы при создании опытного образца зеркальной антенны. Показано, что созданная антенна обладает техническими характеристиками, необходимыми для генерации остронаправленного электромагнитного излучения в Q и V частотных диапазонах. Выполнена успешная наземная экспериментальная отработка конструкции антенны, которая включала этапы механических, термовакуумных и радиотехнических испытаний. Предложенная конструкция может быть использована при создании перспективных космических аппаратов.

Ключевые слова

зеркальная антенна космического аппарата, углепластик, наземная экспериментальная отработка, автоклав, формообразующая оправка, метод конечных элементов

Список литературы

[1] Nastran MSC. Quick reference guide. USA, MSC Software Corporation, 2011.

[2] Вуд П. Анализ и проектирование зеркальных антенн : пер. с англ. М. : Радио и связь, 1984. 208 с.

[3] Галимов Г. К. Общая теория зеркальных антенн. Т. 6. М. : ООО «Адвансед Солюшнз», 2017. 704 с.

[4] Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосм. ун-т, Красноярск, 2011. 488 с.

[5] Гущин В. Н. Основы устройства космических аппаратов : учеб. для вузов. М. : Машиностроение, 2003. 272 с.

[6] Тестоедов Н. А., Лысенко Е. А., Бернс В. А. Диагностика конструкций космических аппаратов по результатам вибрационных и акустических испытаний : монография, Красноярск : Сибирский государственный аэрокосмический университет, 2016. 203 с.

[7] Вашуков Ю. А. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композитных материалов : мультимедийный образовательный модуль. Самара : Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2012. 185 с.

[8] Imbriale W. A., Gao S., Boccia L. Space Antenna Handbook. John Wiley & Sons Ltd., 2012. 744 p.

[9] Macdonald M., Badescu V. The International Handbook of Space Technology. UK, Chichester, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Jointly published with Praxis Publishing, 2014, 731 p. doi: 10.1007/978-3-642-41101-4

[10] Афанасьев В. К., Попова М. В., Гладышев С. А., Герцен В. В., Обухов Г. В., Горшенин А. В. Инвары : учеб. пособие / Новокузнецк, СибГИУ, 2006. 126 с.

[11] Патент РФ № 2571718. Прецизионный рефлектор и способ его изготовления. Заявка № 2013144366/08 от 02.10.2013 / В. Е. Чичурин, В. Б. Тайгин, А. В. Наговицын, В. В. Болгов, Е. В. Патраев, М. М. Михнев, 2015. Бюл. № 10.

[12] Morozov E. V., Lopatin A. V., Taygin V. B. Design, fabrication and testing of composite sandwich integral structure of spacecraft antenna // Composite Structures, 2015, no. 134, pp. 645–653.

[13] Morozov E. V., Lopatin A. V., Taygin V. B. Design, analysis, manufacture and testing of composite corrugated horn for the spacecraft antenna system // Composite Structures, 2016, no. 136, pp. 505–512.

[14] Chen Z. N., Liu D., Nakano H., Qing X., Zwick Th. Handbook of Antenna Technologies, 2016. 3473 p.

[15] Vasiliev V. V., Morozov E. V. Advanced mechanics of composite materials and structural elements. 3rd ed. Kidlington, Oxford, Elsevier, 2013. 818 p.



Цитирование данной статьи

Тайгин В.Б., Лопатин А.В. Разработка зеркальной антенны космического аппарата с ультралегким высокоточным размеростабильным рефлектором // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 3. С. 121-131. doi: 10.26732/2618-7957-2019-3-121-131