Авторы
Халтурина О.Д.
Организации
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Секция
Космическое приборостроение и эксперимент
Научный руководитель
Думанский Александр Митрофанович
Место работы научного руководителя
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Текст тезисов
В период эксплуатации автоматические космические аппараты (КА) подвергаются различным рискам, которые могут вывести его из строя и преждевременно прервать реализацию миссии. Это могут быть аэродинамические возмущения при выведении полезной нагрузки на орбиту, радиация, воздействие солнечного ветра, источники внутренних возмущений, возникающие при неправильной компоновке бортового оборудования, однако наибольшую угрозу несут воздействия частиц метеороидов и обломков космического мусора, движущиеся со скоростями порядка 7-20 км/c. [1]
Наиболее уязвимыми элементами аппарата являются так называемые прецизионные конструкции, входящие как в служебные модули КА, так и являющиеся полезной нагрузкой (ПН): телескопы, камеры видимого, инфракрасного, ультрафиолетового спектра, протяжные упругие элементы, антенны, панели солнечных батарей, штанги и другие. [2]
Как правило, для защиты КА от воздействий метеороидно-техногенных тел (МТТ) применяются защитные щиты Уиппла, однако далеко не всегда их использование целесообразно, особенно в конструкциях малых космических аппаратов (МКА), выводимых на низкие околоземные орбиты (НОО).
В связи с ограничениями, накладываемыми на МКА по массе и габаритам, при проектировании его ответственных деталей, предлагается применение композитного материала на основе полифениленсульфида, так как подобные материалы характеризуются более высокими показателями надёжности и ударной вязкости разрушения при меньшей массе и плотности.[3]
В рамках данной работы были осуществлены следующие задачи:
– проведено обзорно-аналитическое исследование характеристик околоземного космического пространства (ОКП) на предмет метеорно-техногенных факторов, размеров объектов космического мусора и микрометеороидов, методов диагностики их распределения, риска столкновения с действующими КА и существующих способов защиты;
– Приведена симуляция соударения ударника из сплава АМг6, имитирующего космический мусор с остронаправленной антенной (ОНА), при различных углах подлёта. Анализ произведён в программе Ansys LS-Dyna при помощи метода сглаженных частиц (SPH) [4-5];
– сформулированы рекомендации по улучшению прочностных характеристик материала СЧ КА, его стойкости к внешним высокоскоростным воздействиям при обеспечении оптимальной массовой и прочностной эффективности.
Список источников:
[1] Зелёный Л.М. Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты, угрозы / Под редакцией Л.М. Зеленого, Б.М. Шустова – 2-е изд. испр. – М.: ИКИ РАН, 2019. 236 с.
[2] Телепнев П.П. Методы виброзащиты прецизионных космических аппаратов / П.П. Телепнев, Д.А. Кузнецов, под ред. д.т.н. проф. В.В. Ефанова– Химки: Издатель АО «НПО Лавочкина», 2019. 263 с.: ил.
[3] Reid S.R. Impact Behavior of fibre-reinforced composite materials and structures / S.R. Reid; edited by S.R. Reid and G. Zhou. – Boca Raton Boston New York Washington, DC: CRC Press, 2000. – 318 p.
[4] Фомин В.М. Высокоскоростное взаимодействие тел / В.М. Фомин,
А.И. Гулидов, Г.А. Сапожников [и др.]. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. – 600 с.
[5] Monaghan, J. J. Smoothed Particle Hydrodynamics. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. – 1992. – 30(1), 543–574.
Наиболее уязвимыми элементами аппарата являются так называемые прецизионные конструкции, входящие как в служебные модули КА, так и являющиеся полезной нагрузкой (ПН): телескопы, камеры видимого, инфракрасного, ультрафиолетового спектра, протяжные упругие элементы, антенны, панели солнечных батарей, штанги и другие. [2]
Как правило, для защиты КА от воздействий метеороидно-техногенных тел (МТТ) применяются защитные щиты Уиппла, однако далеко не всегда их использование целесообразно, особенно в конструкциях малых космических аппаратов (МКА), выводимых на низкие околоземные орбиты (НОО).
В связи с ограничениями, накладываемыми на МКА по массе и габаритам, при проектировании его ответственных деталей, предлагается применение композитного материала на основе полифениленсульфида, так как подобные материалы характеризуются более высокими показателями надёжности и ударной вязкости разрушения при меньшей массе и плотности.[3]
В рамках данной работы были осуществлены следующие задачи:
– проведено обзорно-аналитическое исследование характеристик околоземного космического пространства (ОКП) на предмет метеорно-техногенных факторов, размеров объектов космического мусора и микрометеороидов, методов диагностики их распределения, риска столкновения с действующими КА и существующих способов защиты;
– Приведена симуляция соударения ударника из сплава АМг6, имитирующего космический мусор с остронаправленной антенной (ОНА), при различных углах подлёта. Анализ произведён в программе Ansys LS-Dyna при помощи метода сглаженных частиц (SPH) [4-5];
– сформулированы рекомендации по улучшению прочностных характеристик материала СЧ КА, его стойкости к внешним высокоскоростным воздействиям при обеспечении оптимальной массовой и прочностной эффективности.
Список источников:
[1] Зелёный Л.М. Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты, угрозы / Под редакцией Л.М. Зеленого, Б.М. Шустова – 2-е изд. испр. – М.: ИКИ РАН, 2019. 236 с.
[2] Телепнев П.П. Методы виброзащиты прецизионных космических аппаратов / П.П. Телепнев, Д.А. Кузнецов, под ред. д.т.н. проф. В.В. Ефанова– Химки: Издатель АО «НПО Лавочкина», 2019. 263 с.: ил.
[3] Reid S.R. Impact Behavior of fibre-reinforced composite materials and structures / S.R. Reid; edited by S.R. Reid and G. Zhou. – Boca Raton Boston New York Washington, DC: CRC Press, 2000. – 318 p.
[4] Фомин В.М. Высокоскоростное взаимодействие тел / В.М. Фомин,
А.И. Гулидов, Г.А. Сапожников [и др.]. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. – 600 с.
[5] Monaghan, J. J. Smoothed Particle Hydrodynamics. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. – 1992. – 30(1), 543–574.