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 университет, 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