Теоретические основы моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования осцилляторов

Введение. В рамках данного исследования рассмотрены прецизионные элементы целевой аппаратуры и чувствительные элементы системы стабилизации и ориентации перспективных космических аппаратов. Обоснованы и разработаны метод и программно-алгоритмическое обеспечение моделирования динамических характеристик указанных элементов. При этом учтены результаты обработки данных по экспериментальным исследованиям активных и пассивных осцилляторов.

Материалы и методы. Показано, как метод обезвешивания позволяет воссоздать условия, максимально соответствующие реальной эксплуатации перспективных космических аппаратов, прецизионных элементов конструкции, целевой аппаратуры и их приводов. Представлены схемы соответствующих экспериментальных установок. Использованы методы математического моделирования, методы механики и динамики машин. Рассчитаны основные параметры динамики предлагаемой конструкции — определяющие с точки зрения реализации целевых функций космического аппарата. Сформированы рациональные варианты компоновки и примерных циклограмм функционирования перспективных космических аппаратов с целью снижения микровозмущений от приводных устройств с вращающимися массами.

Результаты исследования. Обоснован и разработан метод моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования штатных осцилляторов. Представлен комплекс методик решения проблем идентификации динамических параметров математической модели перспективных космических аппаратов с учетом результатов обработки данных, получаемых при экспериментальной отработке активных и пассивных осцилляторов. Отмечены два вида вибрации от двигателей маховиков. Первый: по ко мандам системы управления ориентацией и стабилизацией. Второй: обусловленный остаточным дисбалансом, от измерителя солнечной постоянной. Показано, каким образом эти вибрации влияют на динамические характеристики посадочных мест гироскопического измерителя вектора угловой скорости и многозонального сканирующего устройства гидрометеорологического обеспечения космического аппарата. Полученные данные предназначены для решения задач обеспечения динамической точности перспективных космических аппаратов. 

Обсуждение и заключения. Предложен метод моделирования динамических характеристик перспективных космических аппаратов при функционировании в режиме прецизионной ориентации. Решение основано на представленных в статье результатах теоретикоэкспериментальных исследований и учитывает работу штатных осцилляторов. Реализация указанного метода доведена до программно-алгоритмического обеспечения оценки динамических характеристик штатных осцилляторов перспективного космического аппарата. Обоснованы рекомендации по снижению влияния активных осцилляторов. Выбраны исходные данные для определения динамики перспективных космических аппаратов с точки зрения выполнения их целевых функций. Предложены компоновка и примерные циклограммы функционирования перспективного космического аппарата с целью выявления приводных устройств с вращающимися массами как источников микровозмущений.

амплитуда колебаний, декремент затухания колебаний, динамическая точность, космический аппарат, математическое моделирование, метод, микровозмущение, перемещение, прецизионная стабилизация, привод, программно-алгоритмическое обеспечение, скорость, ускорение, частота колебаний

1. Ефанов, В. В. Фобос-Грунт. Проект космической экспедиции. В 2 т. Т. 1 / В. В. Ефанов, А. В. Захаров. - Москва : НПО им. С. А. Лавочкина ; Институт космических исследований РАН. - 237 с.

2. Ефанов, В. В. Фобос-Грунт. Проект космической экспедиции. В 2 т. Т. 2 / В. В. Ефанов, А. В. Захаров. - Москва : НПО им. С. А. Лавочкина ; Институт космических исследований РАН. - 345 с.

3. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. В 3 т. Т. 1. / Сост. В. В. Ефанов, И. Л. Шевалев ; под ред. В. В. Ефанова, К. М. Пичхадзе. - 2-е изд., перераб. - Москва : МАИ-Принт, 2013. - 492 с.

4. Проектирование автоматических космических аппаратов для фундаментальных научных исследований. В 3 т. Т. 1. / Сост. В. В. Ефанов ; под ред. В. В. Хартова, В. В. Ефанова. - 2-е изд., перераб. - Москва : МАИ-Принт, 2014. - 544 с.

5. Теоретические основы расчета системы управления гидравлического привода стенда для испытаний поршневых гидравлических цилиндров / А. Т. Рыбак [и др.] // Вестник Донского гос. техн. ун-та. - 2019. - Т. 19, № 3. - С. 242−249. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-3-242-249.

6. Предложение по решению проблемы виброзащиты прецизионной оптико-электронной аппаратуры космического аппарата «СПЕКТР-УФ» / А. Н. Сова [и др.] // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2013. - Т. 135, № 4. - С. 17-20.

7. Сова, А. Н. Метод и алгоритмы математического моделирования виброактивности космических аппаратов с учетом внутренних источников возмущений на основе результатов экспериментальных исследований / А. Н. Сова // Двойные технологии. - 2019. - № 3 (88). - С. 52-56.

8. Сова, А. Н. Метод и результаты математического моделирования механических воздействий двигателей-маховиков космических аппаратов на основе результатов экспериментальных исследований / А. Н. Сова // Двойные технологии. - 2019. - № 3 (88). - С. 57-63.

9. Современное состояние и направления применения магнитожидкостных технических средств и систем в ракетной и ракетно-космической технике / А. Н. Сова [и др.] // Труды МИТ. - 2014. - Т. 14, ч. 1. - С. 92-102.

10. Чеботарев, В. Е. Особенности ориентации навигационных космических аппаратов / В. Е. Чеботарев, А. В. Фатеев // Космические аппараты и технологии. - 2018. - № 2 (24). - С. 84-87. 11. Чеботарев, В. Е. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения. В 2 кн. Кн. 2. Внутреннее проектирование космического аппарата / В. Е. Чеботарев. - Красноярск : Изд-во Сиб. гос. аэрокосм. ун-та, 2006. - 140 с.