Для обеспечения надежной связи с космическими аппаратами, в том числе военной и правительственной связи, необходимо создание крупногабаритных прецизионных рефлекторов (отражателей) антенн, при изготовлении которых сегодня все больше используются композиты.

Рефлекторы антенн частотного диапазона Q/Ka (42,5-45,5 ГГц и 18,2-21,2 ГГц) наземного и космического применения должны одновременно обладать высокой геометрической стабильностью, устойчивостью к температурным воздействиям, небольшим весом и повышенной жесткостью. В Красноярском филиале Института выполнены комплексные расчетно-экспериментальные исследования механики деформирования и разрушения, характеристик механических свойств, предельных состояний и надежности, конструкций крупногабаритных прецизионных рефлекторов данного частотного диапазона в заданных режимах и условиях транспортирования, развертывания и эксплуатации. При выполнении работы использовались расчетные и экспериментальные методы механики деформируемого твердого тела, вычислительной математики, математической статистики, системного анализа, инженерного проектирования.

Оценка и подтверждение выполнения требований, предъявляемых к рефлекторам, предполагает решение сопряженных задач механики деформируемого твердого тела, аэродинамики и теплопроводности. На основе разработанных методик и многомасштабных численных моделей сотрудниками Красноярского филиала определены особенности напряженно-деформированного состояния структурно-неоднородных элементов и композитных конструкций, исследованы особенности предельных состояний конструкций при экстремальных сочетаниях нагрузок и воздействий внешней среды, обоснованы рациональные конструктивные схемы и конструктивно-технологические решения, обеспечивающие заданные высокие требования к точности рабочих поверхностей рефлекторов.

 

             

Модели конструкций рефлекторов антенн из композиционных материалов: космического диаметром до 5 м (слева) и наземного диаметром до 12 м (справа)

Для обеспечения достоверности результатов численных решений использовалась многоуровневая декомпозиция задач расчетного анализа, которая заключается в многомодельном анализе параметрических моделей рефлекторов с последовательным уточнением конструктивно-технологических решений. На основе результатов многовариантного вычислительного моделирования сформулированы концепция и содержание задач расчетного анализа конструкций прецизионных крупногабаритных рефлекторов в рамках системного подхода к обеспечению их геометрической стабильности, прочности и определению рациональных конструктивных вариантов.

 

             

Расчетные поля эквивалентных напряжений и амплитудно-частотная характеристика конструкции наземного рефлектора

В ходе работ сформулирован подход к анализу соответствия конструкций прецизионных рефлекторов техническим требованиям, заключающийся в частичной замене экспериментальных исследований стойкости, прочности, устойчивости к воздействию внешних воздействующих факторов расчетными испытаниями на прочность.

Полученные результаты являются расчетно-экспериментальной базой для оптимизации силовых конструкций рефлекторов и проектных расчетов крупногабаритных прецизионных рефлекторов. На основе выполненных исследований разработаны конструкторско-технологическая документация на изготовление рефлекторов космических и наземных антенн из композитных материалов, с применением интеллектуальных полимерных композиционных материалов и требования по обеспечению качества и надежности их конструкций.

 

                    

Эквивалентные напряжения в элементах конструкции космического рефлектора при действии случайной вибрации со среднеквадратичным отклонением 12g

Научный результат «Расчетно-экспериментальное исследование механики деформирования, предельных состояний и надежности конструкций рефлекторов космических и наземных антенн из композитных материалов», полученный коллективом авторов в составе к.т.н. А.Е. Бурова, к.т.н. С.В. Доронина, д.т.н. А.М. Лепихина, д.т.н. В.В. Москвичева, к.т.н. Е.В. Москвичева, к.т.н. Е.М. Рейзмунт, м.н.с. Ю.Ф. Филипповой был утвержден Учёным советом Института как один из важнейших результатов за 2018 год.

 

Схема декомпозиции конструкции и задач расчетного анализа конструкции антенны

Источники

В ИВТ СО РАН работают на обеспечение надежной космической связи
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 27/05/2019
Ученые ИВТ работают на обеспечение надежной космической связи
Институт вычислительных технологий (ict.nsc.ru), 24/05/2019

Похожие новости

  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    3910
  • 17/04/2019

    Центр хранения и обработки данных может быть создан в Новосибирске к 2022 году

    ​Сибирский центр высокопроизводительных вычислений, обработки и хранения данных планируется создать к 2022 году. Он нужен, в том числе для обработки и хранения информации с источника синхротронного излучения "СКИФ" (создается по нацпроекту "Наука"), сообщил ТАСС замдиректора Института вычислительных технологий СО РАН Андрей Юрченко.
    1802
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    1163
  • 12/04/2019

    Как вычислить путь звезды

    Астрофизику сегодня невозможно представить без компьютерного моделирования: ученые воссоздают на ЭВМ космические процессы, не доступные для наблюдения, чтобы ставить эксперименты и подтверждать теории.
    905
  • 03/03/2020

    Быстрее, чем в NASA

    ​Ученые Института вычислительных технологий СО РАН оптимизируют обработку данных спутникового мониторинга Земли. ИВТ СО РАН уже достаточно долгое время сотрудничает с Научно-исследовательским центром «Планета», входящим в структуру Росгидромета.
    453
  • 10/05/2016

    Сибирские ученые усовершенствуют волоконные линии связи

    ​Методы, открытые специалистами Новосибирского государственного университета, Института вычислительных технологий СО РАН и зарубежных коммерческих компаний, можно применить при создании телекоммуникационных систем с высокой пропускной способностью.
    1604
  • 20/07/2018

    В СО РАН создадут единую информационную систему больших данных

    ​Создание единой системы передачи, хранения и обработки больших объемов данных (Big Data) в Сибирском отделении РАН позволит исследователям организовать полный цикл работы с данными, какими бы большими они ни были.
    848
  • 25/12/2019

    Сибирские ученые развивают проект СНЦ ВВОД

    ​Сибирский национальный центр высокопроизводительных вычислений, обработки и хранения данных (СНЦ ВВОД) — проект программы «Академгородок 2.0», который ориентирован на потребности научных институтов в работе с big data.
    873
  • 07/02/2020

    В регионах России появится как минимум четыре мощных суперкомпьютерных центра

    ​​Идею развития в регионах распределенной двухуровневой сети суперкомпьютерных центров поддержал Президент Российской Федерации Владимир Владимирович Путин на встрече с общественностью по вопросам науки и образования, состоявшейся день назад в Череповце.
    562
  • 19/09/2019

    Большие данные — большие вызовы

    ​В рамках VII Международного форума технологического развития «Технопром» обсудили возможности использования больших данных для науки, бизнеса и государства. В настоящий момент все они нуждаются в эффективных цифровых инструментах для решения широкого круга задач.
    735