CC BY
16Решетневскце чтения
Она, в соответствии с методологией системного подхода, призвана сыграть объединяющую роль не только для методов описания моделируемого объекта, но и требований заказчика, и ограничений по эксплуатации космического аппарата и, при онто логизированном варианте реализации, дает возможность автоматически проверить их осуществимость в рамках конкретного проекта.
Библиографические ссылки
1. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного
обеспечения : учеб. пособие ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011.
2. Углев В. А., Устинов В. А. Имитационное моделирование : учеб. пособие / Сиб. федер. ун-т ; ХТИ -филиал СФУ. Абакан, 2011.
3. Добронец Б. С. Интервальная математика : учеб. пособие / Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 2004.
4. Uglev V. A., Mishkina N. Yu. Manufactory standards' content quality management on the basis of ontology mechanism // Modern Techniques and Technologies : The XVIII Intern. Scientific and Practical Conf. Tomsk, 2012. P. 218-220.
V. A. Uglev, B. S. Dobronets Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
THE SIMULATION AND INTERVAL MATHEMATIC METHODS APPLIED FOR SPACECRAFT EQUIPMENT OPTIMAL DESIGN
The use of simulation and interval mathematics mechanisms of solving the problem of spacecraft equipment optimal designing is discussed. An assessment of the suitability of these technologies in a single design environment is given.
© yraeB B. A., ,Цо6ронец E. C., 2012
УДК 621.396.677
Е. Ю. Узолин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕФЛЕКТОРОВ КОНТУРНЫХ АНТЕНН
Приведено описание двух способов реализации рефлекторов для контурных антенн в зависимости от диаметра апертуры и технологии их изготовления.
Однозеркальные антенны, формирующие контурную диаграмму направленности (ДН), т. е. луч, покрывающий некоторую зону обслуживания (ЗО) со сложным контуром границ (рис. 1), уже достаточно давно получили широкое распространение на космических аппаратах (КА). Главным образом это спутники-ретрансляторы, расположенные на геостационарной орбите, предоставляющие услуги телерадиовещания, широкополосного доступа в Интернет, связь и др. Такие антенны позволяют значительно увеличить мощность передаваемого или принимаемого сигнала по сравнению с антеннами, формирующими ДН простой формы, некоторая часть излучаемой энергетики которых приходится на необслуживаемые территории. Расчет подобных антенн гораздо сложнее расчета антенн с простыми ДН, для этих целей требуются специальная методика и значительные вычислительные ресурсы персональных компьютеров.
Специальная форма диаграммы достигается за счет внесения различного рода деформаций в базовый гладкий профиль рефлектора антенны - это может быть вырезка из параболоида или эллипсоида вращения (рис. 2). Сложность и величина этих деформаций зависит от сложности зоны обслуживания антенны и
от того, каким образом будет описываться поверхность синтезируемого рефлектора - это могут быть различного вида полиномы, шаровые функции, бикубические сплайны и т. д. Величина деформаций может колебаться от нескольких сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров относительно базового значения. Значительное усложнение профиля поверхности соответственно усложняет задачу изготовления подобной конструкции.
В зависимости от диаметра апертуры рефлектора есть несколько способов их реализации. При размере диаметра апертуры от 0,3 до ~2,2 м (такие антенны работают в частотном диапазоне от 3 до 60 ГГц и выше) рефлектор реализуется «в твердом исполнении», т. е. в процессе эксплуатации не подвергается складываниям или каким-либо другим трансформациям. На настоящий момент лучшим материалом для таких рефлекторов является углепластик - материал достаточно прочный и легкий, по своим электропроводящим характеристикам схожий с металлами. Размер зеркальных антенн с углепластиковыми рефлекторами ограничен компоновочными возможностями платформы КА, на котором предполагается ее размещение.
Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты
Рис. 1. Покрытие контурной ДН территории Российской Федерации
Изготовление таких рефлекторов происходит следующим образом. На формообразующую оправку выкладываются два слоя углепластиковых волокон, пропитанные связующим веществом - смолой. Между слоями укладывается сотовый заполнитель для придания рефлектору необходимой прочности. Далее этот сотопакет помещается в автоклав, где за несколько циклов происходит полимеризация (затвердевание) углепластика. Основными трудностями при изготовлении таких рефлекторов являются точность изготовления оправки, поиск качественных материалов и разработка под них соответствующих условий полимеризации.
Рис. 2. Рефлектор контурной антенны
При увеличении диаметра рефлектора от 3 до 25 м и более становится нецелесообразным изготовление его «в твердом исполнении», так как антенны с такими зеркалами невозможно разместить на КА. В таких случаях применяют антенны с раскрываемыми рефлекторами, которые при компановке на КА склады-
ваются подобно зонту. Они работают в основном в нижнем диапазоне СВЧ (от 0,2 до 5,5 ГГц) и относятся к классу крупногабаритных трансформируемых механических систем. Рефлекторы таких антенн представляют собой сетеполотно из позолоченной молибденовой или вольфрамовой нити натянутой на каркас из углепластиковых спиц. Спицы совместно с приводами и системой оттяжек образуют сложную конструкцию для приведения рефлектора из сложенного состояния в раскрытое и формирования требуемого профиля рефлектора. Единственным способом, позволяющим формировать необходимый профиль рефлектора такой антенны для получения требуемой формы ДН - это создание особой системы оттяжек сетеполотна, поскольку на низких частотах, т. е. при большей по сравнению с точностью формирования профиля подобным образом (±2...3 мм) длиной волны, можно без особых потерь получить требуемые характеристики в ЗО. Однако настройка таких антенн занимает довольно много времени, но позволяет в случае необходимости изменить форму ДН.
При всех имеющихся сложностях в расчетах и при изготовлении рефлекторов сложной формы, контурные антенны получили широкое распространение на зарубежных и отечественных КА. В настоящее время в ОАО «ИСС» осваивается технология изготовления рефлекторов для контурных антенн и уже изготовлены первые образцы, которые успешно проходят наземную экспериментальную отработку.
E. Y. Uzolin
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk WAYS OF SHAPED ANTENNA REFLECTOR REALIZATION
Two ways of realization of reflectors for shaped antennas depending on their sizes and manufacturing technology are described.
© Узолин Е. Ю., 2012
