Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№4 2019

Заголовок

Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов

Авторы

1В.Б. Тайгин, 2,3А.В. Лопатин

Организации

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

Аннотация

В статье выполнен анализ требований, которым должны удовлетворять зеркальные антенны космических аппаратов, предназначенные для передачи высочастотных радиосигналов. Эти требования касаются прочности и жесткости конструкции, свойств материала рефлектора антенны и качества его поверхности. Отмечается, что с увеличением частоты радиосигнала возрастают требования к точности формы рефлектора. Вместе с тем существующие конструкции антенн и технологии их изготовления не позволяют обеспечить эти требования. В статье предложен оригинальный метод управления формой рефлектора зеркальной антенны, применение которого позволит создавать конструкции с высокой точностью поверхности. Этот метод предполагает, что требуемая точность формы рефлектора может быть достигнута за счет упругого деформирования его оболочки. Разработана конструкция регулировочных узлов для разного типа рефлекторов. Предложен алгоритм выбора количества узлов регулировки и мест их расположения. Этот алгоритм использует результаты конечно-элементного модального анализа оболочки рефлектора. Разработаны оригинальные конструкции осесимметричного и офсетного рефлекторов, форма оболочки которых может создаваться за счет управляемого деформирования. Предложена конструкция оболочки рефлектора со шпангоутом с расположенными на нем узлами регулирования. Такая конструкция позволяет существенно сократить количество узлов регулировки. Разработан проект рефлектора со шпангоутом и консольными спицами, обладающего малой массой и высокой жесткостью. Предложенный в статье метод обеспечения высокой точности рефлектора может найти применение при изготовлении конструкций новых космических антенн, работающих в высочастотных диапазонах.

Ключевые слова

зеркальная антенна космического аппарата, управление формой рефлектора, узел регулирования, метод конечных элементов, модальный анализ

Список литературы

[1] Reflector Antennas [Электронный ресурс]. URL: http://www.hps-gmbh.com/en/portfolio/subsystems/reflectorantennas/ (дата обращения: 18.11.2019).

[2] Archer J. S. High-Performance Parabolic Antenna Reflectors // Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 17, issue 1, 1980, pp. 22–26.

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

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

[5] Dybdal R. Communication satellite antennas: system architecture, technology and evaluation. New York, McGraw-Hill, 2009.

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

[7] Чичурин В. Е., Наговицин А. В., Наговицин В. Н., Мациенко А. В., Михнев М. М., Данилов В. Е. Способ изготовления многослойного антенного рефлектора. Пат. № 2686865, Российская Федерация, 2018, бюл. № 13.

[8] 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.

[9] Чичурин В. Е., Тайгин В. Б., Наговицын А. В., Болгов В. В., Патраев Е. В., Михнев М. М. Прецизионный рефлектор и способ его изготовления. Пат. № 2571718, Российская Федерация, 2015, Бюл. № 10.

[10] Новиков А. Д., Просунцов П. В., Резник С. В. Определение конструктивного облика рефлектора зеркальной космической антенны из композиционного материала // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: «Инженерные исследования». 2017. Т. 18. № 3. С. 308–317.

[11] 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.

[12] Шарловский Ю. В. Регулировочные устройства приборов и их элементы. М. : Машиностроение, 1976. 311 с.

[13] Золотухин И. С., Федорова К. М. Контроль геометрических параметров деталей с помощью координатно-измерительных машин : учеб. пособ. Тюмень : ТИУ, 2018, 114 с.

[14] ANSYS Theory Reference. USA, ANSYS Inc., 1994.

[15] Wijskamp S. Shape distortions in composites forming. PhD thesis, University of Twente, Enschede, the Netherlands, May, 2005, 183 p.


Дополнительные сведения

Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, уникальный идентификатор проекта RFMEFI60419X0233



Цитирование данной статьи

Тайгин В.Б., Лопатин А.В. Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4. С. 200-208. doi: 10.26732/2618-7957-2019-4-200-208