Современные зеркальные антенны являются ведущим звеном на пути передачи сигналов, транслируемых искусственными спутниками Земли. Следовательно, любые, даже самые малые деформации отражающей поверхности параболической антенны влияют на ее радиолокационные характеристики и качество сигнала. По этой причине к данным системам предъявляются особые требования по жесткости, малому весу и устойчивости к механическим ударам, температуре, агрессивным химическим средам. Ученые Пермского Политеха исследовали зеркальную антенну из углепластика на примере цифровой модели и значительно улучшили ее прочностные свойства, а следовательно, и срок службы.

Исследование опубликовано в журнале Engineering and Automation Problems, № 3 — 2022. Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».

Важным моментом при изготовлении зеркальной системы из композита является учет малых закладных элементов и их связей друг с другом. Обычно они представляют собой корпус из легированных сталей или сплавов алюминия с отверстием, которые вклеиваются по периферийным поверхностям антенны. В местах сопряжения «композит – металл» из-за разности материалов могут возникать напряжения, которые впоследствии способны привести к разрушению изделия в целом. Расчет напряженно-деформированного состояния был произведен в системе конечно-элементного анализа ANSYS.

— Во время анализа было выявлено, что наиболее слабым местом в конструкции является клеевое соединение оболочки из углепластика и закладных элементов. Для увеличения прочностных характеристик соединения была изменена геометрия закладного элемента, благодаря чему увеличилась площадь соприкосновения с оболочкой и понизилась шероховатость опорной поверхности, — поделился ведущий инженер-конструктор, аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ Егор Разумовский.

— Математическое моделирование позволяет оценивать состояние конструкций и изделий с достаточно большой степенью точности и достоверности в натуральном испытании, в котором будут определены величины деформаций и напряжений в конструкции зеркальной системы. Если отклонения теоретических результатов от фактических будут в допустимых пределах, то методику можно аттестовать и использовать для будущих изделий без крупных испытаний, так как моделирование конструкции в цифровой среде является менее затратной процедурой, чем изготовление и испытание полноценного образца, — рассказала кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и управления промышленным производством ПНИПУ Светлана Пономарева.

Зеркальные системы, разработанные по методике Пермского Политеха, уже производятся на пермском предприятии аэрокосмического машиностроения. Технология является прямым конкурентом зарубежных аналогов, что способствует развитию технологического суверенитета Российской Федерации.

Поддержать редакцию