post-graduate student of the Rocket-Space Composite Structures Department (SM13) at BMSTU, engineer at Astro Space Center of LPI RAS.
аспирант кафедры СМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ имени Н.Э. Баумана, инженер Астрокосмического центра ФИАН
post-graduate student of the Technologies of Space-Rocket Mechanical Engineering Department (SM12) at BMSTU, lead engineer at Astro Space Center of LPI RAS.
аспирант кафедры СМ12 «Технологии ракетно-космического машиностроения» МГТУ имени Н.Э. Баумана, ведущий инженер Астрокосмического центра ФИАН
Associate Professor of the Rocket-Space Composite Structures Department (SM13) at BMSTU, PhD in Engineering Sciences
доцент кафедры СМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ имени Н.Э. Баумана, кандидат технических наук
senior researcher at Astro Space Center of LPI RAS, PhD in Engineering Sciences
старший научный сотрудник Астрокосмического центра ФИАН, кандидат технических наук
Development of the optimal structural arrangement for a reflector with the aim to improve its mass and design is of importance due to the necessity to increase areal density and decrease rigidity of the modern space antennas vehicles. Currently, CAE-systems allow to design reflectors using both traditional methods, for example, parametric optimization, and methods which are innovative in this field, such as topology optimization. The paper compares two methods of the structural arrangement design for a thin dimensionally stable reflector operating as part of a geostationary spacecraft: parametric and topology optimization. The algorithms of the structural arrangement development which include the statement of the optimization problem, geometry design and a number of check analyses are presented. A number of structural of a space reflector design under the action of loads at the stage of launch, temperature gradients at the exploitation conditions and modal analysis is performed. The designed reflectors are compared. The studies performed allowed us to develop the optimal structural arrangement for a space reflector using the parametric and topology optimization. The optimal structural arrangement for a space reflector using the optimization could be produced surface figure error (estimated in RMS) with respect to the theoretical paraboloid.
Проектирование оптимальной схемы подкрепления обшивки размеростабильного рефлектора для достижения конструктивно-массового совершенства представляет интерес вследствие необходимости снижения поверхностной плотности и увеличения жесткости современных зеркальных космических антенн космических аппаратов. На сегодняшний день системы численного инженерного анализа позволяют разрабатывать такие конструкции как традиционными способами, например параметрической оптимизацией, так и способами, новыми в области создания рефлекторов, - топологической оптимизацией. В работе для проектирования схемы подкрепления размеростабильного рефлектора зеркальной космической антенны, функционирующего в составе космического аппарата на геостационарной орбите, используется параметрическая и топологическая оптимизация. Представлены алгоритмы создания схемы подкрепления, включающие в себя этапы постановки задачи оптимизации, разработки геометрии и проведения серии поверочных расчетов. Рассмотрен ряд вариантов конструкции рефлектора зеркальной космической антенны при действии нагрузок на этапе выведения, температурных перепадов в условиях близких к эксплуатационным, а также выполнен модальный анализ. Произведено сравнение разработанных схем подкрепления разными методами. Выполненные исследования позволили разработать оптимальную схему подкрепления обшивки зеркальной космической антенны с помощью методов параметрической и топологической оптимизации. Установлено, что разработанная с помощью оптимизации схема подкрепления отражающей обшивки рефлектора зеркальной космической антенны позволяет обеспечить в условиях эксплуатации необходимое среднеквадратичное отклонение поверхности относительно теоретического параболоида.