Разработка формообразующей структуры с треугольными фацетами для крупногабаритного трансформируемого рефлектора

Решетневские чтения

I. L. Vilenko, Yu. V. Krivosheev, A. V. Shishlov JSC «Radiophyzika»

REFLECTOR ANTENNAS FED BY ACTIVE PHASED ARRAYS: DESIGN AND MEASUREMENT ISSUES

A method of parametrical synthesis of array-fed reflector antennas with two-dimensional scanning based on geometrical optics and physical optics is presented. The method is illustrated by synthesis of the offset active-array-fed antenna for satellite communication. Relationships between radiation characteristics of the antenna and its constructive parameters as well as array elements excitation parameters are given. Estimations of the antenna effectiveness are presented. A method of reconstruction of antenna radiation characteristics through measurements of the reflector geometry and radiation performances of the feed array is proposed.

© Виленко И. Л., Кривошеев Ю. В., Шишлов А. В., 2011

УДК 629.78.01

В. В. Возов, Е. К. Черкашина, В. В. Шальков, Д. О. Шендалев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

РАЗРАБОТКА ФОРМООБРАЗУЮЩЕЙ СТРУКТУРЫ С ТРЕУГОЛЬНЫМИ ФАЦЕТАМИ ДЛЯ КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО РЕФЛЕКТОРА

Представлены результаты сравнительного анализа различных схем формообразующих структур для трансформируемых сетчатых рефлекторов. Приведено описание и особенности конструкции разрабатываемой схемы формообразующей структуры зонтичного рефлектора с фацетами треугольной формы.

Формообразующая структура - это элемент конструкции трансформируемого сетчатого рефлектора, предназначенный для формирования профиля отражающей поверхности из растянутого сетеполотна с требуемой точностью.

Одна из основных характеристик формообразующей структуры - формы элементарных ячеек, на которые разбита вся отражающая поверхность. Наиболее распространенными формами элементарных ячеек являются:

- клиновидная (сектор);

- трапецеидальная;

- треугольная.

Клиновидная форма элементарных ячеек применяется лишь для рефлекторов сравнительно малых размеров. Исключение составляет схема рефлектора с гибкими спицами, разработанная компанией Lockheed Missiles and Space (США), в которой функции формообразующей структуры выполняет силовой каркас.

На ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» в настоящий момент наиболее освоенной является схема с трапециевидными фацетами (радиально-кольцевая схема). Сравнительный анализ схем с трапециевидными и треугольными фацетами показал, что последняя имеет наименьшее количество регулировочных точек при той же точности. В пределе соотношение количества точек регулировки может достигать двух в пользу формообразующей структуры с треугольными фаце-тами. Это преимущество обусловливает необходи-

мость отработки данной схемы на физической модели рефлектора [1-4].

Трансформируемый рефлектор с треугольной формообразующей структурой состоит из силового каркаса, фронтальной и тыльной сетей (см. рисунок).

2

Трансформируемый рефлектор с треугольной формообразующей структурой: 1 - силовой каркас; 2 - фронтальная сеть; 3 - тыльная сеть

В состав силового каркаса входят основание, трансформируемые спицы, мачта и тросы-растяжки.

Фронтальная сеть, формирующая фацеты, и тыльная сеть, предназначенная для придания параболической формы фронтальной сети, являются основными элементами формообразующей структуры.

Предлагаемая схема построения рефлектора имеет следующие особенности:

"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

- зонтичная схема силового каркаса дает возможность заимствовать силовой каркас уже отработанных схем с радиально-кольцевой формообразующей структурой;

- арочная тыльная сеть формообразующей структуры позволяет повысить ее жесткость и снизить деформации отражающей поверхности от действия силы тяжести по сравнению с зеркальной схемой тыльной сети, как в ободных рефлекторах фирмы АзггоМезЬ;

- равномерность распределения усилий натяжения шнуров фронтальной сети на этапе сборки обеспечивает взаимную подвижность шнуров в узлах соединения.

В настоящее время закончена разработка конструкторской документации на схему формообразующей структуры с треугольными фацетами и отрабатывается технология ее сборки. Данная формообразующая структура будет выполнена на макете рефлектора диаметром 3 м.

Библиографические ссылки

1. Lai C. Y., Pellegrino S. Design and Testing of a 1.5 m Offset CRTS Demonstrator [Electronic resource] : Techn. Rep. CUED/D-STRUCT/TR193 / Univ. of Cambridge. Cambridge, 2001. URL: http://www.civ.eng.cam. ac.uk/dsl/publications.html (date of visit: 01.09.2011).

2. Lai C. Y., Pellegrino S. Feasibility Study of a Deployable Mesh Reflector [Electronic resource] : Techn. Rep. CUED/D-STRUCT/TR186 / Univ. of Cambridge. Cambridge, 1999. URL: http://www-civ.eng.cam.ac.uk/ dsl/publications.html (date of visit: 01.09.2011).

3. Freeland R. E. Final Report for Study of Wrap Rib Antenna Design, LMSC D714613 : Contract № 955345 / Lockheed Missiles and Space Company for Jet Propulsion Laboratory. Pasadena, Calif., 1979.

4. Thomson M. W. The AstroMesh Deployable Reflector // Antennas and Propagation Soc. Intern. Symp. Orlando, Fla, 1999. Vol. 3. P. 1516-1519.

V. V. Vozov, E. K. Cherkashina, V. V. Shalkov, D. O. Shendalev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

DEVELOPMENT OF SHAPE-GENERATING STRUCTURE WITH TRIANGLE FACETS FOR LARGE DEPLOYABLE REFLECTOR

The theses give results of comparison of different types of shape-generating structures for mesh deployable reflectors. Description and some features of umbrella-type deployable reflector shape-generating structure with triangle facets being developed are presented.

© Возов В. В., Черкашина Е. К., Шальков В. В., Шендалев Д. О., 2011

УДК 621.396.67

М. С. Волчков, И. В. Граматунова

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

МЕХАНИЧЕСКИ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫЕ АНТЕННЫ

В настоящее время в развитии антенных систем появляется необходимость обслуживать несколько территориальных зон в течение срока активного существования космического аппарата. Технология, используемая в классических профилированных рефлекторах, не позволяет изменять профиль поверхности после изготовления рефлектора. Решение вопроса заключается в разработке реконфигурируемого рефлектора для обеспечения орбитальных реконфигураций поверхности.

Механически реконфигурируемый рефлектор (РР) представляет собой комбинацию профилированных рефлекторов, обслуживающих несколько территориальных зон в течение срока существования космического аппарата (КА) на орбите. Преимущество данной системы заключается в использовании одного КА с механически реконфигурируемыми рефлекторами вместо нескольких КА с профилированными рефлекторами. В настоящий момент разработками РР занимаются ведущие зарубежные компании [1; 2].

Одним из основных вопросов, возникающих при проектировании рефлектора, является подбор мате-

риала, удовлетворяющего следующим требованиям: отражающий материал должен быть гибким, устойчивым к температурным колебаниям и к низким ВЧ-потерям, без пассивной интермодуляции.

Компанией Thales Alenia Space (Франция) в рамках проекта ARTES5 по созданию РР проводился анализ подходящих для его производства материалов, в ходе которого было выявлено, что наиболее подходящим является материал BWF CFRS (силикон, армированный двухоснонаправленной углеродной тканью). Основными преимуществами поверхности из BWF CFRS являются низкие ВЧ-потери (в Ku-диапа-