RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2555510.22363/2312-8143-2020-21-3-159-165Aviation and rocket and space technologyАвиационная и ракетно-космическая техникаResearch ArticleDevelopment of a design methodology for heat-loaded dimensionally stable elements of carbon plastic construction for a remote sensing of the Earth space equipmentРазработка методики проектирования теплонагруженных размеростабильных элементов конструкций из углепластика для космического аппарата дистанционного зондирования ЗемлиGorodetskiiMikhail A.ГородецкийМихаил Алексеевич

postgraduate of the Department SM-13 Rocket and Space Composite Structures of the Bauman MSTU

аспирант кафедры СМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ имени Н.Э. Баумана

Konst_mi@mail.ruMikhaylovskiyKonstantin V.МихайловскийКонстантин Валерьевич

Associate Professor of the Department SM-13 Rocket and Space Composite Structures of the Bauman MSTU; Candidate of Science (Eng.)

доцент кафедры СМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции» МГТУ имени Н.Э. Баумана; кандидат технических наук

Konst_mi@mail.ruBauman Moscow State Technical University (National Research University of Technology)Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)15122020213VOL 21, NO3 (2020)ТОМ 21, №3 (2020)15916529012021Copyright ©; 2020, Gorodetskii M.A., Mikhaylovskiy K.V.Copyright ©; 2020, Городецкий М.А., Михайловский К.В.2020Gorodetskii M.A., Mikhaylovskiy K.V.Городецкий М.А., Михайловский К.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/25555

One of the most important tasks of the Federal Space Program of Russia for the period until 2025 is the creation of spacecraft for remote sensing of the Earth. An integral part of the design of this class spacecraft is the determination of the parameters of the orbits that are most effective from the standpoint of information content, energy supply and the duration of active existence. In orbital flight, the temperature state of spacecraft in a complex way varies in time and space. The inhomogeneous temperature field of the structural elements of spacecraft can cause shape distortion, which adversely affects the performance of targets. A technique for a comprehensive analysis and determination of the platform composite design parameters, which is part of the spacecraft for remote sensing of the Earth is proposed. The conditions of thermal loading for flight in a sun-synchronous orbit are considered and mathematical modeling of the operating conditions that ensure the effective operation of such spacecraft is performed. The results of modeling the thermal regime of options for composite platform designs are presented. The technique will be useful in determining the complex of orbital characteristics of the Earth remote sensing satellite at the stage of technical proposals.

Одной из наиболее важных задач Федеральной космической программы России на период до 2025 года является создание космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Неотъемлемой частью проектирования космических аппаратов такого класса считается определение параметров орбит, которые наиболее эффективны с позиций информативности, энергообеспечения и срока активного существования. В орбитальном полете температурное состояние космических аппаратов сложным образом меняется во времени и пространстве. Неоднородное температурное поле элементов конструкции космических аппаратов может стать причиной искажения формы, отрицательно влияющего на выполнение целевых задач. Предложена методика комплексного анализа и определения параметров конструкции платформы из полимерного композиционного материала, входящей в состав космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Рассмотрены условия теплового нагружения для полета по солнечно-синхронной орбите и выполнено математическое моделирование условий функционирования, обеспечивающих эффективную эксплуатацию такого рода космических аппаратов. Представлены результаты моделирования теплового режима вариантов конструкций платформы из полимерного композиционного материала. Методика будет полезна при определении комплекса орбитальных характеристик космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на этапе технических предложений.

Earth remote sensing spacecraftsolar-synchronous orbitpolymer composite materialsstress-strain stateкосмические аппараты дистанционного зондирования Землисолнечно-синхронная орбитаполимерные композиционные материалынапряженно-деформированное состояниеMeseguer J, Pérez-Grande I, Sanz-Anrés A. Spacecraft thermal control. 1st ed. Cambridge: Woodhead Publishing Limited; 2012.Schaub H, Junkins JL. Analytical mechanics of space systems. 2nd ed. Reston, VA; 2009.Montenbruck O, Gill E. Satellite orbits: models, methods, applications. Berlin: Heidelberg Springer - Verlag; 2000.Hastings D, Garrett H. Spacecraft-Environment interactions. Cambridge: Cambridge University Press; 2004.Hengeveld DW, Mathison MM, Braun JE, Groll EA, Williams AD. Review of Modern Spacecraft Thermal Control Technologies. HVAC&R Research. 2010;16(2): 189-220.Reznik SV, Prosuntsov PV, Mikhailovsky KV, Shafikova IR. Material science problems of building space antennas with a transformable reflector 100 m in diameter IOP. Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016;153(1):10.Sayapin SN, Shkapov PM. Kinematics of deployment of petal-type large space antenna reflectors with axisymmetric petal packaging. J. of Machinery Manufacture and Reliability. 2016;45(5):387-397.Reznik SV, Prosuntsov PV, Azarov AV. Substantiation of the structural-layout scheme of the mirror-space-antenna reflector with a high shape stability and a low density per unit length. J. Eng. Phys. Thermophy. 2015;88(3):699-705.Golovatov D, Mikhaylov M, Bosov A. Optimization of technological parameters of impregnation of load-bearing rod elements of reflector made of polymer composite materials by transfer molding method. Indian J. of Science and Technology. 2016;9(46):107492.Prosuntsov PV, Reznik SV, Mikhailovsky KV, Novikov AD, Zaw Ye Aung. Study variants of hard CFRP reflector for intersatellite communication. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016;153(1):7.Reznik SV, Novikov AD. Comparative analysis of the honeycomb and thin-shell space antenna reflectors MATEC Web of Conferences. Thermophysical Basis of Energy Technologies. 2017;92(01012):1-5. doi: 10.1051/ matecconf/20179201012.Escobar E, Diaz M, Zagal JC. Evolutionary design of a satellite thermal control system: real experiments for a CubeSat mission. Applied Thermal Engineering. 2016; 105:490-500.Mikhaylovskiy KV, Gorodetsky MA. Development of method for determining and correcting parameters of the working orbit of the earth remote sensing satellite. RUDN Journal of Engineering Researches. 2017;18(3): 361-372. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/2312-8143-2017-18-3-361-372.Михайловский К.В., Городецкий М.А. Разработка методики определения и коррекции параметров рабочей орбиты космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2017. Т. 18. № 3. С. 361-372. https://doi.org/10.22363/2312-8143-2017-18-3-361-372Bolton W. Engineering materials: pocket book. Newnes, 2000.Болтон У. Конструкционные материалы: металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты: карманный справочник. М.: Металлургия, 2007.Latyev LN, Petrov VA, Chekhovskoy VY, Shestakov EN. Izluchatelnye svojstva tverdyh materialov [Emitting Properties of Solid Materials]. Moscow: Energiya Publ.; 1974. (In Russ.)Латыев Л.Н., Петров В.Я., Чеховской Е.Н., Шестаков Е.Н. Излучательные свойства твердых материалов. М.: Энергия, 1974.