Алгоритм совместного учёта тепловых, монтажных и габаритных требований при разработке компоновки приборов внутри отсеков космических аппаратов

Авиационная и ракетно-космическая техника


Авторы

Беляков А. А.1*, Шулепов А. И.2**, Папазов В. М.1

1. ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королёва», ул. Ленина, д. 4А, г. Королёв, Московская обл., Россия, 141070
2. Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Московское шоссе, д. 34, г. Самара, Россия

*e-mail: post@rsce.ru
**e-mail: shulepov-al@mail.ru

Аннотация

Исследуется вопрос выполнения тепловых, монтажных и габаритных требований к компоновке бортовой аппаратуры внутри отсеков космических аппаратов при решении задачи размещения приборов. Описаны основные способы определения углов пространственной ориентации приборов по осям и граням при их блочном и индивидуальном размещении. Также описаны основные способы оценки теплообмена приборов для случая ламинарного течения газа-теплоносителя, для случая принудительной конвекции в отсеке, а также для случая применения термостабилизированных платформ. Предложена математическая модель для оценки массы конструкции крепления приборов в зависимости от пространственной ориентации приборов с учетом их теплообмена. Представлен алгоритм действий для автоматизации основных процедур при обеспечении совместного выполнения тепловых, монтажных и габаритных требований к компоновке бортовой аппаратуры.

Ключевые слова:

компоновка приборов, размещение бортовой аппаратуры, тепловой режим приборов, плотность компоновки приборов, отсек космического аппарата

Библиографический список

  1.  Козлов Д.И., Аншаков Г.П., Агарков В.Ф. Конструирование автоматических космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1996. 448 с.
  2.  Гаврилов В.Н. Автоматизированная компоновка приборных отсеков летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1988. 137 с.
  3.  Беляков А.А., Шулепов А.И., Шестеряков С.И. и др. Выполнение эргономических, монтажных, габаритных требований при автоматизированном размещении приборов в отсеках изделий ракетно-космической техники // Труды МАИ. 2023. №133. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=177671
  4.  Стоян Ю.Г., Кулиш Е.Н. Автоматизация проектирования компоновки оборудования летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1984. 192 с.
  5.  Петров И.А. Методика автоматизированной компоновки блоков бортового радиоэлектронного оборудования и трассировки коммуникаций на этапах разработки ЛА: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2019. 147 с.
  6.  Cong W., Zhao Y., Du B., et al. A Spacecraft Equipment Layout Optimization Method for Diverse and Competitive Design // Computer Modeling in Engineering and Sciences. 2023. Vol. 136. No. 1, pp. 621-654. DOI: 10.32604/cmes.2023.025143
  7.  Бодрышев С.В. Методы пространственной компоновки на основе функциональных зависимостей эксплуатационных параметров: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2006. 172 с.
  8.  Е Вин Тун. Оценка эргономичности компоновки отсека оборудования летательного аппарата: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2020. 166 с.
  9.  Шилов Л.Б. Методика выбора мест установки и пространственной ориентации внешних устройств космических аппаратов дистанционного зондирования Земли с учетом целевых разворотов: Дисс. ... канд. техн. наук. Самара, 2016. 187 с.
  10.  Шулепов А.И., Абрашкин А.В. Размещение бортового оборудования с учетом теплового режима в отсеках малогабаритных космических аппаратов // Управление движением и навигация летательных аппаратов // Сборник трудов XIX Всероссийского семинара (15–17 июня 2016; Самара). Самара: Самарский университет, 2016. С. 210-212.
  11.  Аншаков Т.П., Бирюк В.В., Васильев В.В. и др. Численное моделирование теплового состояния на космическом аппарате «Фотон» // Процессы горения, теплообмена и экология тепловых двигателей: сборник трудов V Всероссийской научно-технической конференции (5–7 октября 2004; Самара). Самара: СГАУ, 2004. Вып. 5. С. 9-16.
  12.  Алексеев В.А., Кудрявцева Н.С., Малоземов В.В. и др. Математическое моделирование тепловых процессов малогабаритной бортовой аппаратуры // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 1. С. 55-61. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=13355
  13.  Бугрова А.Д., Котляров Е.Ю., Финченко В.С. Методика предварительного анализа теплового режима приборной панели посадочного лунного модуля. Часть 1. Экспресс-анализ температурного состояния приборной панели // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2021. №2. С. 25-35.
  14.  Бугрова А.Д., Котляров Е.Ю., Финченко В.С. Методика предварительного анализа теплового режима приборной панели посадочного лунного модуля. Часть 2. Оценка температуры посадочных мест и пути модификации СТР // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2021. № 3. С. 23-29.
  15.  Chen X., Chen X., Xia Y., et al. An ILP-Assisted Two-Stage Layout Optimization Method for Satellite Payload Placement // Space: Science & Technology. 2022. DOI: 10.34133/2022/9765260
  16.  Кауров И.В. Методика проектирования системы обеспечения теплового режима малых космических аппаратов и ее верификация на базе опытно-эксплуатационной отработки: Дисс. ... канд. техн. наук. Самара, 2022. 139 с.
  17.  Кольга В.В., Лыкум А.И., Марчук М.Е. и др. Оптимизация расположения мест крепления приборной панели космического аппарата на основе модального анализа // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22. № 2. С. 328-338. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-2-328-338
  18.  Боровиков А.А., Леонов А.Г., Тушев О.Н. Методика определения расположения межпанельных кронштейнов корпуса космического аппарата с использованием топологической оптимизации // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2019. № 4. С. 4-19. DOI: 10.18698/0236-3941-2019-4-4-19
  19.  Болдырев А.В., Павельчук М.В., Синельникова Р.Н. Развитие методики топологической оптимизации конструкции фюзеляжа в зоне большого выреза // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 3. С. 62-71.
  20. Пхио А., Семенов В.Н., Федулов Б.Н. Оптимизация трансформируемых конструкций летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 1. С. 32–40.
  21.  Софинский А.Н. Разработка и обеспечение прочности вторичной конструкции космического аппарата // Космическая техника и технологии. 2023. № 1(40). С. 29-39.
  22.   Камалов В.С. Производство космических аппаратов: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025