Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Анализ конструкций мембранных трансформируемых антенн космических аппаратов

Авторы

Г.С. Терлецкий, А.О. Зыков, В.Б. Тайгин

Организация

АO «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация

Аннотация

В работе представлен анализ различных конструкций трансформируемых антенн с мембранным отражателем для космических аппаратов, рассмотрены зависимость точности поверхности от рабочей частоты антенны и требования, накладываемые на отклонения поверхности антенны от параболоида. Представлена классификация мембранных трансформируемых антенн в зависимости от наличия или отсутствия поддерживающих элементов и ребер жесткости. Описаны конструктивные схемы раскрытия мембранных антенн, от классической схемы зонтичного раскрытия до оригинальных схем намотки ребер на центральную ступицу, натяжных поддерживающих элементов, намотки сегментов параболоида на центральную ступицу и складывания поверхности рефлектора методом оригами. Рассмотрена конструкция офсетной мембранной трансформируемой антенны. Рассмотрены современные материалы для изготовления рефлекторов мембранных антенн, такие как полимерные композиционные материалы с триаксиальным плетением угольной ткани с матрицей из силикона, полиамидные и полиимидные пленки с армированием и без армирования. Рассмотрены материалы с памятью формы для раскрытия мембранных антенн. Описаны расчеты конструкций на собственные частоты колебаний и расчеты на изгибы складок. Проведено описание наземной экспериментальной отработки, в частности, на раскрытие различных видов мембранных антенн.

Ключевые слова

космический аппарат, антенна, мембранная антенна, трансформируемая конструкция

Список литературы

[1] Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие ; Сиб. гос. аэрокосм. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.

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

[3] Feng C. M., Liu T. S. A bionic approach to mathematical modeling the fold geometry of deployable reflector antennas on satellites // Acta Astronautica. 2014. vol. 103. pp. 36–44. doi: 10.1016/j.actaastro.2014.06.029.

[4] Космический аппарат «Луч-5В» [Электронный ресурс]. URL: https://www.iss-reshetnev.ru/spacecraft/spacecraft-relay/luch-5v (дата обращения: 04.06.2022).

[5] Pellegrino S. Deployable Membrane Reflectors // Proc. of the 2nd World Engineering Congress. 2002. vol. 22. 9 p.

[6] Development of a novel X-band Cassegrain deployable antenna for microsatellite platforms [Электронный ресурс]. URL: https://icubesat.files.wordpress.com/2018/05/b-4-2-201805291233-lawton.pdf (дата обращения: 04.06.2022).

[7] Datashvili L., Lang M., Baier H., Sixt T. Membranes for large and precision deployable reflectors. Germany : Technical University of Munich, 2005.

[8] Datashvili L., Baier H. SMART reflectors / Large Space Apertures. USA : Workshop Keck Institute for Space Studies, 2008.

[9] Amend Ch., Nurnberger M., Oppenheimer P., Koss S., Purdy B. A Novel Approach for a Low-Cost Deployable Antenna // Proc. of the 40th Aerospace Mechanisms Symposium. NASA Kennedy Space Center. 2010.

[10] ULTEM resin [Электронный ресурс]. URL: https://www.sabic.com/en/products/specialties/ultem-resins/ultemresin (дата обращения: 04.06.2022).

[11] Taylor R. M. Large Aperture, Solid Surface Deployable Reflector. USA, 2011.

[12] Footdale J. N., Murphey Th. W. Mechanism Design and Testing of a Self-Deploying Structure Using Flexible Composite Tape Springs // Proc. of the 42nd Aerospace Mechanisms Symposium. NASA Goddard space flight center. 2014.

[13] Reynolds Wh. D., Murphey Th. W., Banik J. A. Highly Compact Wrapped-Gore Deployable Reflector // Proc. of the 52nd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Materials Conference. 2011.

[14] Dufour L., Datashvili L., Goussetis G., Guinot F. Origami foldable reflector for small satellites // Proc. of the 3rd International Conference «Advanced Lightweight Structures and Reflector Antennas». Georgia, Tbilisi. 2018.

[15] Furuya H., Inoue Yo., Masuoka T. Deployment Characteristics of Rotationally Skew Fold Membrane for Spinning Solar Sail // Proc. of the 46th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Materials Conference. USA, Austin. 2005.

Цитирование данной статьи

Терлецкий Г.С., Зыков А.О., Тайгин В.Б. Анализ конструкций мембранных трансформируемых антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 3. С. 149-162. doi: 10.26732/j.st.2022.3.01

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