Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Электромагнитная система компенсации веса

Авторы

^1,2В.Н. Максимов, ^1,2П.Н. Максимов, ¹К.В. Кондратьев

Организации

¹АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
²Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

В статье детально представлены результаты исследования и разработки уникальной активной электромагнитной системы компенсации веса, созданной инженерами АО «Решетнёв». Основное предназначение данной системы – проведение модальных испытаний современных слабодемпфированных конструкций, характерных для космической отрасли. Ключевая задача системы заключается в создании и поддержании условий, максимально достоверно моделирующих состояние невесомости на Земле. Этот эффект достигается благодаря сложному, прецизионно управляемому взаимодействию электродинамических сил. Авторами подробно изложен основной принцип функционирования системы, а также её конструктивная реализация, уделено особое внимание описанию ключевых узлов. Предложен и математически обоснован инновационный метод формирования зависимости управляющего тока от координаты подвижного элемента, что является основой точного управления. Для обеспечения высочайшей стабильности и динамической точности в систему были интегрированы и адаптированы продвинутые алгоритмы регулирования, использующие ПИД-контроль. Существенный скачок в качестве управления был достигнут за счёт внедрения специализированного мощного усилителя тока, который позволил убрать электродвижущую силу индукции и существенно повысить точность задания возбуждающей силы. Проведённый комплекс экспериментальных исследований и испытаний в полной мере подтвердил высокую эксплуатационную состоятельность и эффективность всех разработанных технических решений. Полученные результаты также позволили выявить конкретные перспективные направления для дальнейшей оптимизации системы с целью улучшения её характеристик.

Ключевые слова

электромагнитная система компенсации веса, модальные испытания аэрокосмической техники, алгоритм компенсации веса

Список литературы

[1] Колышев Е. С., Крапивко А. В. Экспериментальные методы определения динамических характеристик опор шасси самолета // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 4. С. 66–80. doi: 10.34759/vst-2019-4-66-80.

[2] Бернс В. А., Жуков Е. П., Лакиза П. А., Душухин Д. О., Шкода А. В., Райс К. Ю. Опыт диагностики авиационных конструкций в процессе вибрационных испытаний // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 4. С. 113–122. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=183589 (дата обращения: 04.11.2025).

[3] Пронин М. А., Рябыкина Р. В., Смыслов В. И. Экспериментальное исследование вынужденных колебаний самолета при отрыве лопатки двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 2. С. 51–60.

[4] Парафесь С. Г. О корректировании расчетной динамической схемы беспилотного летательного аппарата по результатам наземных модальных испытаний в задачах аэроупругости // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2022. Т. 25. № 3. С. 73–85.

[5] Бернс В. А., Жуков Е. П., Маринин Д. А., Маленкова В. В. Экспериментальный модальный анализ летательных аппаратов на основе монофазных колебаний // Известия Самарского научного центра РАН. 2018. Т. 20. № 4. С. 43–54.

[6] Глазков И. Е., Филипов А. Г. Модальный анализ космической головной части совместно с головным обтекателем // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 25. С. 590–597.

[7] Агеев П. О., Агеева Д. И. Модальный анализ криоэкрана телескопа космической обсерватории «Миллиметрон» // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2016. Т. 1. № 12. С. 57–59.

[8] Иванов А. В., Зоммер С. А. Анализ процесса раскрытия зонтичного рефлектора на стенде с активной системой обезвешивания // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4 (38). С. 208–216. doi: 10.26732/j.st.2021.4.04.

[9] Беляев А. С., Филипас А. А., Курганов В. В., Поберезкин Н. И. Четырехтросовая система обезвешивания с управлением по вектору силы // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2022. Т. 18. № 2. С. 98–106. doi: 10.17122/1999–5458–2022–18–2–98–106.

[10] Гайдукова А. О., Белянин Н. А. Обзор систем обезвешивания // Решетнёвские чтения. 2016. Т. 1. С. 93–95.

[11] Schulte Wethof B., Maas J. Design of an Electromagnetic Linear Drive with Permanent Magnetic Weight Compensation // Actuators. 2024, vol. 13. no. 3, рр. 107. doi: 10.3390/act13030107.

[12] Janssen J. L. G., Paulides J. J. H., Lomonova E. A., Delinchant B., Yonnet J. P. Design study on a magnetic gravity compensator with unequal magnet arrays // Mechatronics. 2013, vol. 23, pp. 197–203.

[13] Pechhacker A., Wertjanz D., Csencsics E., Schitter G. Integrated electromagnetic actuator with adaptable zero power gravity compensation // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2024, vol. 71. no. 5, pp. 5055–5062. doi: 10.1109/TIE.2023.3288176.

[14] Лысенков Я. А., Иванов Н. Н. Построение имитационной модели соленоида с использованием среды MATLAB Simulink // Вестник науки. 2023. Т. 4. № 5 (62). С. 806–814.

[15] Максимов В. Н., Кондратьев К. В., Матюха Н. В., Максимов П. Н. Построение имитационной модели системы обезвешивания с использованием среды MATLAB Simulink // Труды МАИ. 2025. № 140. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=184067 (дата обращения: 04.11.2025).

[16] Максимов В. Н., Маринин Д. А., Максимов П. Н., Назарько А. В. Разработка линейного подшипника оборудования для модальных испытаний низкочастотных слабо демпфированных конструкций космических аппаратов // Динамика и виброакустика. 2024. Т. 10. № 2. С. 59–69. doi: 10.18287/2409–4579–2024–10–2–59–69.

[17] Максимов В. Н., Кондратьев К. В., Максимов П. Н. Активная система компенсации веса // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 1. С. 145–152.

[18] Brezak D., Kovac A., Firak M. Matlab/Simulink simulation of low-pressure PEM electrolyzer stack // International Journal of Hydrogen Energy. 2023, vol. 48. no. 16, pp. 6158–6173. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.03.092.

[19] Taha Z., Aydin K., Arafah D., Sughayyer M. Comparative simulation analysis of electric vehicle powertrains with different configurations using AVL Cruise and MATLAB Simulink // New Energy Exploitation and Application. 2024, vol. 3. no. 1, pp. 171–184. doi: 10.54963/neea.v3i1.276.

[20] Naz F. Closed loop buck & boost converter mathematical modeling, analysis and simulation using MATLAB // International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT). 2021, vol. 10. no. 4, pp. 263–271. doi: 10.35940/ijeat.D2525.0410421.

Цитирование данной статьи

Максимов В.Н., Максимов П.Н., Кондратьев К.В. Электромагнитная система компенсации веса // Космические аппараты и технологии. 2025. Т. 9. № 4. С. 240-249. doi: 10.26732/j.st.2025.4.05

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.