Подход к снижению виброактивности малых космических аппаратов

Аннотация

Безотказное функционирование космических аппаратов и успешное выполнение проводимых ими исследований на орбите в основном зависят от технических и эксплуатационных характеристик систем управления их ориентацией и стабилизацией в пространстве относительно осей базовой системы координат за счет использования стабилизирующих свойств внешних и внутренних возмущающих факторов. При исследованиях для определения статического и динамического дисбалансов проанализированы уровни воздействий сил и моментов, создаваемых бесконтактным двигателем-маховиком постоянного тока при работе на различных скоростях вращения ротора, выполнена их обработка и идентификация. В целях уменьшения статического и динамического дисбалансов бесконтактного двигателя-маховика, получаемых в результате проводимых экспериментальных исследований, предложено использовать виброизолятор с собственной частотой, существенно меньшей, чем в обычных системах, чтобы статически удержать двигатель-маховик при его наземной и летной эксплуатации. Виброизолятор должен иметь малые массу и жесткость, а также широкий диапазон рабочих температур и др. Определены моменты внешних возмущающих сил, действующих на малый космический аппарат типа "Искра-5" в зависимости от высоты орбиты. Выполнен анализ использования двигателей-маховиков постоянного тока различных типов. Показано, что использование бесконтактных двигателей-маховиков постоянного тока в качестве исполнительных органов систем управления ориентацией и стабилизацией на малых космических аппаратах повышает точность ориентации. Рассмотрены пути уменьшения действия вибрационных возмущений на конструкцию космического аппарата от бесконтактного двигателя-маховика

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Бирюкова М.В., Туфан А., Ермаков В.Ю. Подход к снижению виброактивности малых космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 1 (144), c. 4--21. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2023-1-4-21

Литература

[1] Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. М., Машиностроение, 1986.

[2] Васильев В.Н. Системы ориентации космических аппаратов. М., ВНИИЭМ, 2009.

[3] Авдуевский В.С., ред. Научные основы космического производства. М., Мир, 1984.

[4] Каргу Л.И. Системы угловой стабилизации космических аппаратов. М., Машиностроение, 1980.

[5] Солодовников В.В., ред. Техническая кибернетика. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Кн. 3. Исполнительные устройства и сервомеханизмы. М., Машиностроение, 1976.

[6] Сыров А.С., ред. Бортовые системы управления космическими аппаратами. М., Изд-во МАИ, 2010.

[7] Донсков А.В., Мишурова Н.В., Соловьев С.В. Автоматизированная система контроля состояния космического аппарата. Вестник Московского авиационного института, 2018, т. 25, № 3, с. 151--160.

[8] Донсков А.В. Анализ современных методов оценки и моделирования рисков возникновения нештатных ситуаций на борту космического аппарата. Вестник Московского авиационного института, 2018, т. 25, № 4, с. 163--169.

[9] Алексеев К.Б., Бебедин Г.Г. Управление космическими летательными аппаратами. М., Машиностроение, 1974.

[10] Бритова Ю.А., Андросов В.Я., Дмитриев В.С. Вибрационный анализ динамических характеристик двигателей-маховиков. Известия Томского политехнического университета, 2009, № 2, с. 167--172.

[11] Шубов И.Г. Шум и вибрация электрических машин. Л., Энергия, 1973.

[12] Волков Л.К., Ковалев Р.В., Никифорова Г.Н. и др. Вибрация и шум электрических машин малой мощности. Л., Энергия, 1979.

[13] Денисова А.А., Тверяков О.В. Измерительный модуль для определения силомоментных характеристик управляемых двигателей-маховиков. Известия Самарского научного центра РАН, 2014, № 1-2, с. 390--393.

[14] Ермаков В.Ю. Применение магнитожидкостного эффекта для снижения статического и динамического дисбаланса от подвижных масс приводных устройств. Труды МАИ, 2019, № 106. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=105679

[15] Ермаков В.Ю. Исследование влияния алгоритмов управления приводом остронаправленной антенны на его виброактивность на борту космического аппарата. Вестник Московского авиационного института, 2019, т. 26, № 2, с. 175--181.

[16] Ермаков В.Ю. Метод испытаний магнитожидкостной системы виброзащиты длинномерных пространственных конструкций. Космонавтика и ракетостроение, 2019, № 4, с. 80--88.

[17] Lee D.O., Yoon J.S., Han J.H. Development of integrated simulation tool for jitter analysis. IJASS, 2012, vol. 13, no. 1, pp. 64--73. DOI: https://doi.org/10.5139/IJASS.2012.13.1.64

[18] Ley W., Wittmann K., Hallmann W., eds. Handbook of space technology. New York, AIAA, 2009.

[19] Larson W.J., Wertz J.R. Space mission analysis and design. El Segundo, Microcosm, 1992.

[20] Goddard trajectory determination system (GTDS). Mathematical theory. Greenbelt, Goddard Space Flight Center NASA, 1989.