Аэрокосмический комплекс SALS для запуска наноспутников Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетнеескцие чтения. 2015

Результаты исследования зависимости изменения частоты колебания от толщины антенны и подкрепляющих ребер с дополнительными двумя кольцевыми ребрами при фиксированной схеме крепления первого кольцевого ребра представлены на рис. 4. При варианте крепления антенны с параметрами г1 = 450 мм и R1 = 1000 мм достигается максимальная жесткость конструкции. При толщинах зеркала антенны t = 1, 2 и 3 мм частота колебания составила 53,38 Гц, 68,03 Гц и 76,90 Гц соответственно.

400 500 600 700 В00 900 1000 1100 1200 1300

К.1.ЫЫ

Рис. 4. График изменения частоты колебания от толщины рефлектора антенны

Таким образом, в результате проведенного компьютерного моделирования композитной параболической антенны с многовариантной схемой подкрепления получены следующие результаты: разработана 3D параметрическая модель; реализован алгоритм создания поверхностной конечно-элементной модели; выполнен модальный анализ вариантов подкрепления модели антенны в исследуемом диапазоне; определены частоты и формы собственных колебаний композитной жесткой антенны КА; найдены рациональные параметры антенны для рассмотренной схемы подкрепления, обеспечивающие максимальную жесткость конструкции для заданного конструктивного решения.

References

1. Soykasap O., Pellegrino S., at al. Tape Spring Large Deployable Antenna // 47th AIAA/ASME/ ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. - Newport, Rhode Island, 1-4 May 2006.2006. № 1601. P. 1-12.

2. Tan L.T., Soykasap O., and Pellegrino S. Design & manufacture of stiffened spring-back reflector demonstrator. // In Proc. 46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. 18-21 April 2005, Austin, Texas.AIAA-2048.

© Сорокин Д. В., Бабкина Л. А., 2015

УДК 629.782

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС SALS ДЛЯ ЗАПУСКА НАНОСПУТНИКОВ

А. А. Стародубцев, Д. В. Тихоненко

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: [email protected]

Описан новый, менее дорогостоящий и сложный метод запуска наноспутников с помощью аэрокосмической системы на основе самолета.

Ключевые слова: спутник, аэрокосмический комплекс, система запуска.

AEROSPACE COMPLEX SALS FOR NANOSATELLITE LAUNCH

A. A. Starodubcev, D. V. Tihonenko

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: [email protected]

The article describes a new, less expensive and complicated method to launch nanosatellites with the help of aerospace systems based on the aircraft.

Keywords: satellite, aerospace complex, starting system.

Появление наноспутников позволило множеству организаций начать реализацию своих собственных космических программ.

Тем не менее стоимость запуска подобных аппаратов до сих пор дорогостоящая, вследствие чего регулярно появляются предложения, касающиеся новых

ракет-носителей и методик вывода спутников на орбиту. В связи с этим испанская компания Celestia Aerospace объявила о старте своего проекта, целью которого является обеспечение сравнительно простого и дешевого запуска миниатюрных космических аппаратов.

Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты

Проект назвали SALS (Sagittarius Airborne Launch System - Воздушная система запуска «Стрелец»). Он подразумевает широчайшее использование существующих наработок и техники. Предполагается, что такой подход к конструированию позволит максимально упростить подготовку к запуску спутников и обеспечить минимально возможную стоимость. Точная стоимость запуска одного наноспутника пока не определена, но испанские специалисты ожидают, что система SALS сможет конкурировать с существующими ракетами-носителями легких классов, которые в настоящее время используются для запуска малогабаритных космических аппаратов.

Проект SALS в настоящее время находится на стадии проработки концепции. Для разработки технической документации в ближайшее время планируется нанять 40 специалистов. В течение следующих пяти лет предполагается расширить штат организации до 350 конструкторов. Отмечается, что компания в первую очередь будет набирать молодых специалистов, недавно закончивших вузы [1].

Так как сегодня используемая ракетная техника достаточно сложна, компания Celestia Aerospace предлагает выводить космические аппараты на орбиту при помощи комбинированной аэрокосмической системы. В состав комплекса SALS войдут самолет и ракеты-носители двух типов. Такое сочетание носителей позволит снизить стоимость запуска в сравнении с действующими ракетами-носителями для вывода спутников.

В качестве полезной нагрузки системы SALS рассматриваются наноспутники весом до 10 кг кубической формы с длиной грани до 10 дюймов. В зависимости от типа используемой ракеты-носителя планируется одновременно выводить на орбиту от 4 до 16 аппаратов [1].

Самым крупным компонентом комплекса SALS будет самолет Archer 1 («Лучник-1»). В качестве этого носителя предлагается использовать истребитель МиГ-29УБ советского или российского производства. С самолета снимется вооружение и часть радиоэлектронного оборудования военного назначения. Также его оснастят набором оборудования, необходимого для запуска ракет с наноспутниками [3].

Поскольку самолет МиГ-29УБ является учебной машиной, он имеет две кабины пилотов. За дополнительную плату заказчик сможет лично присутствовать при запуске ракеты. Помимо запуска клиент сможет увидеть планету с высоты 20 км. Подобный «туризм» получил определенное распространение и может представлять большой интерес как для участников космических программ, так и для простых любителей авиации [3].

Доставку полезной нагрузки на орбиту планируется осуществлять с помощью ракет Space Arrow CM SM и Space Arrow. Твердотопливные ракеты будут созданы на основе существующих разработок. Их характеристики будут таковы, что ракеты смогут подниматься на достаточную высоту и сбрасывать полезную нагрузку в виде спутников. Ракета Space Arrow SM будет иметь меньшие габариты и сможет нести четыре наноспутника. Более крупная Space Arrow CM предназначается для вывода на орбиту 16 аппаратов.

По расчетам специалистов, самолет Archer-1 сможет одновременно нести четыре ракеты Space Arrow SM или одну Space Arrow CM. В обоих случаях комплекс SALS обеспечит вывод на орбиту до 16 спутников. При этом возможен как одновременный подъем 16 аппаратов на одну высоту (при помощи более крупной ракеты), так и вывод спутников на разные орбиты (при помощи Space Arrow SM). В последнем случае может быть запущено несколько ракет, каждая из которых будет иметь собственную полетную программу [4].

При запуске наноспутников с помощью «традиционных» ракет-носителей заказчику приходится ждать места в ракете от нескольких месяцев до нескольких лет. Использование аэрокосмической системы SALS должно сократить сроки ожидания до нескольких недель. К примеру, запуски могут осуществляться раз в две недели с небольшими изменениями конкретной даты в связи с пожеланиями заказчиков. Поскольку наноспутники являются основной и единственной полезной нагрузкой системы SALS, заказчик сможет прямо влиять на различные параметры запуска [1].

По данным компании Celestia Aerospace, использование комплекса SALS будет выглядеть следующим образом. Самолет «Лучник-1» с ракетой/ ракетами под крылом будет взлетать с обычного аэродрома и подниматься на высоту около 20 км. На заданной высоте демилитаризованный истребитель должен производить запуск ракеты Space Arrow SM/CM с полезной нагрузкой на борту. Ракета за счет собственного твердотопливного двигателя (на начальной стадии полета), а после по инерции должна выйти на высоту порядка 600 км. На этой высоте предполагается производить сброс наноспутников [2; 4].

Утверждается, что комплекс SALS обеспечит значительно меньшую стоимость запуска в сравнении с существующими ракетами-носителями. Самолет Archer-1 может использоваться многократно, а единственным одноразовым компонентом системы станет ракета-носитель. Таким образом, стоимость пуска будет складываться из затрат на сборку ракеты и обслуживание самолета. Возможность одновременного запуска нескольких спутников также должна снизить стоимость выведения на орбиту одного аппарата. Все это, как ожидается, позволит добиться уровня цен, привлекательного для потенциальных заказчиков [1].

В настоящее время испанские специалисты завершают предварительные работы по новому проекту. В ближайшем будущем должна начаться разработка конструкторской документации. Первый испытательный запуск ракеты Space Arrow запланирован на начало 2016 года. По нынешним планам, ракеты-носители будут производиться на площадке компании в Барселоне.

Проект SALS находится на самых ранних стадиях, однако уже сейчас представляет большой интерес как для потенциальных заказчиков, так и для интересующейся общественности. В случае успешного завершения работ компания Celestia Aerospace станет одной из первых организацией, сумевшей не только создать, но и довести до практического применения полноценную аэрокосмическую систему запуска космических аппаратов. Кроме того, SALS может стать пер-

Решетнееские чтения. 2015

вым работоспособным комплексом своего класса, предназначенным специально для запуска наноспут-ников. Однако пока нельзя с уверенностью утверждать, что испанские инженеры смогут довести новый проект до конца.

Библиографические ссылки

1. Celestia Aerospace: solución pionera para el desarrollo y puesta en órbita de satélites de 1 a 10 kilos de peso [Электронный ресурс]. URL: http://www.aerotendencias.com/espacio/25376-celestia-aerospace-solucion-pionera-para-el-desarrollo-y-puesta-en-orbita-de-satelites-de1-a-10-kilos-de-peso/ (дата обращения: 11.08.2015).

2. Celestia Aerospace, ready to design, build and launch nano-satellites from Spain [Электронный ресурс]. URL: http://orbiterchspacenews.blogspot.ru/ 2015/07/celestia-aerospace-ready-to-design.html (дата обращения: 16.08.2015).

3. «Celestia Aerospace» выйдет в космос на «Миг-29» [Электронный ресурс]. URL: http://zoom.cnews.ru/ rnd/news/top/celestia_aerospace_vyjdet_v_kosmos_na_m ig29/ (дата обращения: 17.08.2015).

4. Celestia Aerospace, dispuesta a diseñar, construir y lanzar nanosatélites desde España [Электронный ресурс]. URL: http://www.microsiervos.com/archivo/ ciencia/celestia-aerospace-dispuesta-disenar-construir-y-

lanzar-nanosatelites-desde-espana.html (дата обращения: 17.08.2015).

References

1. Celestia Aerospace: solución pionera para el desarrollo y puesta en órbita de satélites de 1 a 10 kilos de peso [Electronic resource]. URL: http://www.aerotendencias.com/espacio/25376-celestia-aerospace-solucion-pionera-para-el-desarrollo-y-puesta-en-orbita-de-satelites-de1-a-10-kilos-de-peso/ (accessed: 11.08.2015).

2. Celestia Aerospace, ready to design, build and launch nano-satellites from Spain [Electronic resource]. URL: http://orbiterchspacenews.blogspot.ru/2015/07/ celestia-aerospace-ready-to-design.html (accessed: 16.08.2015).

3. Celestia Aerospace will be released into space MiG 29 [Electronic resource]. URL: http://zoom.cnews.ru/ rnd/news/top/celestia_aerospace_vyjdet_v_kosmos_na_m ig29/ (accessed: 17.08.2015).

4. Celestia Aerospace, dispuesta a diseñar, construir y lanzar nanosatélites desde España [Electronic resource]. URL: http://www.microsiervos.com/archivo/ciencia/ celestia-aerospace-dispuesta-disenar-construir-y-lanzar-nanosatelites-desde-espana.html (accessed: 17.08.2015).

© Стародубцев А. А., Тихоненко Д. В., 2015

УДК 621.37

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СЕРВОПРИВОДА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТАХ

А. А. Сушков, Н. М. Боев

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: [email protected]

Представлена разработка высоконадежного сервопривода, применяемого в беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), для управления исполнительными узлами летательного аппарата. Рассматриваются основные принципы построения сервопривода для БПЛА. Устройство разрабатывалось в программном обеспечении Altium Designer с использованием современной элементной базы.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БПЛА), сервопривод.

DESIGN AND DEVELOPMENT OF SERVODRIVE FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE APPLICATIONS

A. A. Sushkov, N. М. Boev

Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation. E-mail: [email protected]

This paper represents the development of high reliability servodrive for unmanned aerial vehicle (UAV) actuator application. There is basic function of UAV servodrive construction principles. The schematic and printed circuit board (PCB) are developed by the Altium Designer software. The servodrive has been assembled and tested.

Keywords: unmanned aerial vehicle (UAV), servodrive

Сервопривод в составе БПЛА является одним из основных устройств, к которому предъявляется такое требование, как высокая надежность [1]. Разработанный сервопривод состоит из следующих узлов: элек-

тромотор с редуктором; датчик обратной связи, предназначенный для контроля положения вала; блок управления и система питания. Во многих аналогах сервоприводы имеют малый диапазон питающего