Введение 7
1 Конструкция космических аппаратов. Трехслойные конструкции
космических аппаратов 10
1.1 Тенденции рынка спутниковой связи и вещания 10
1.2 Применение композиционных материалов для формирования
размеростабильных конструкций космических аппаратов 12
1.3 Назначение и состав автоматического космического аппарата 14
1.4 Прецизионные размеростабильные трехслойные конструкции
космических аппаратов 17
1.4.1 Прецизионные трехслойные рефлектора антенн 17
1.4.2 Основные требования, предъявляемые к прецизионным
рефлекторам антенн 18
2 Исследование образцов трехслойных конструкций
на предмет обнаружения внутренних дефектов сотозаполнителя шерографическим методом неразрушающего контроля и сравнение результатов с данными томографии 22
2.1 Условия тестирования образцов 22
2.2 Порядок проведения теста 21
2.3 Тестовое испытание образца №1 - трёхслойная «алюминиевая сотовая
панель с закладными» 24
2.4 Тестовое испытание образца №2 - алюминиевая сотовая
панель без закладных 27
2.5 Тестовое испытание образца №3 - алюминиевая сотовая
часть боковой панели 35
2.6 Тестовое испытание образца №4 - трёхслойная конструкция
с углепластиковой обшивкой 45
Заключение 86
Список сокращений 87
Список использованных источников 88
Около 70% всех российских космических аппаратов (КА), эксплуатируемых на орбитах, производятся и проходят испытания на механические, термовакуумные воздействия в АО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева», г. Железногорск Красноярского края. (Далее - АО «ИСС»).
Для КА требуется надежное функционирование и обеспечение повышенной точности при длительном сроке активного существования (от 10 до 15 лет), которое во многом определяется непрерывной безотказной работой систем, агрегатов, узлов и механизмов. Для достижения требуемого срока активного существования системы (САС), агрегаты, узлы КА и сам КА в целом, проходят длительный и сложный цикл изготовления и испытаний, начинающийся на заводе-изготовителе (ЗИ) и заканчивающийся подготовкой к запуску на космодроме. Все этапы наземной подготовки и технологии испытаний КА, как на ЗИ, так и на космодроме, являются важнейшими и во многом определяют надежную и безотказную работу по целевому назначению на орбите КА и его бортовых систем.
Современные конструкции силового каркаса и трансформируемых систем космического аппарата: сотопанели, углепластиковые рефлекторы, штанги преимущественно изготавливаются из композитных материалов.
В настоящее время сотовые конструкции проходят комплекс проверок для обеспечения контроля целостности только на этапе изготовления (непроклей в местах соединения элементов, целостность обшивки и сотозаполнителя). В ходе наземной экспериментальной отработки (НЭО) КА (термовакуумные и виброиспытания) возможно образование или развитие ранее имеющихся внутренних дефектов, влияющих на размерную стабильность трехслойных конструкций КА.
В настоящее время информация становится главным преимуществом в конкурентной борьбе, основным богатством любого общества, без которого оно не может обойтись. Благополучие населения любого государства во многом зависит от доступности и своевременности информации. Из-за недостатка или несвоевременности информации общество не может развиваться перспективно и устойчиво. Мировое сообщество в максимальной степени осознает необходимость обладания всеми видами современных информационных средств. Цифровые технологии, тысячи телевизионных каналов, спутниковая и сотовая связь, широкополосный доступ в Интернет становятся все более доступными и дешевыми.
России с ее огромной территорией и экономикой, нуждающейся в диверсификации, просто жизненно необходимо освоение наиболее перспективных информационных технологий. Решение данной задачи позволит повысить конкурентоспособность России в высокотехнологических сферах, решить проблему импортозамещения и значительно усилить свои позиции в области освоения космического пространства и максимального развития информационных средств. Три вышеперечисленных фактора (большие расстояния, переориентация экономического курса и лидирующие позиции в космосе) являются уникальными и благоприятствуют достижению информационного лидерства на мировой арене.
Наиболее перспективным направлением развития бортовых антенных систем (АС) является освоение более высоких диапазонов частот и увеличение диаметра апертуры рефлекторов. Повышение частотного диапазона и ужесточение требований по наведению предъявляет повышенные требования к точности и размеростабильности рефлекторов, подверженных в процессе функционирования по штатному назначению влиянию таких негативных факторов, как экстремальные положительные и отрицательные температуры (и их градиент), вакуум и радиация, механические нагрузки. Кроме того, вследствие высокой стоимости выведения на орбиту и максимальной энергоэффективности перспективных КА масса крупногабаритных рефлекторов должна быть минимальна.
Высокий уровень заданных технических требований, предъявляемых к рефлекторам бортовых антенн КА, обуславливает применение материалов с высокими удельными механическими свойствами в сочетании с низкой удельной массой и размеростабильностью, квалифицированных для функционирования в условиях космического пространства.
1 Дан обзор конструкций космических аппаратов, выявлено широкое применение трехслойных конструкций с сотозаполнителем. Показано, что актуальным является обеспечение качества и соответствующего контроля.
2 Экспериментально исследованы образцы трехслойных конструкций шерографическим методом позволившим выяснить дефекты связанные с непроколеем. Приведены типичные диаграммы реакции материала на вакуумную и термическую нагрузку.
3 Для трёхслойных рефлекторов антенн проведены экспериментальные исследования по определению величины термоупругих деформаций. Приведены результаты испытаний и результаты верификации моделей на соответствие полученных экспериментальных данных.
4 Показано влияние сотозаполнителя на размерную стабильность трёхслойных конструкций космического аппарата на примере рефлекторов антенн.
