НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Starovoitov_P.pdf (433.50Кб)

УДК 629.7.05	Россия, ОАО "РКК «Энергия» им. С.П. Королева"

Цель работы состоит в исследовании и поиске способов повышения надежности бортовых лазерных локационных систем (ЛЛС), применяемых для управления сближением и спуском космических аппаратов (КА). Реализация бортовых ЛЛС может осуществляться с использованием оптико-механического сканера и без него. Проведен анализ основных факторов, оказывающих влияние на надежность этих двух типов ЛЛС. В значительной степени надежность ЛЛС определяется надежностью лазерного источника и режимом его работы. В качестве источника излучения используются преимущественно твердотельные лазеры с диодной накачкой. На их надежность влияет режим излучения, определяемый требованиями к погрешностям измерений дальности и скорости. Основное допущение состоит в том, что ресурс твердотельных лазеров определяется количеством импульсов диодов накачки. Исследовано влияние на вероятность безотказной работы (ВБР) режима излучения твердотельного лазера при измерении скорости сближения с пассивным КА дифференциальным методом. Для погрешности измерения дальности 10 м и погрешности измерения скорости 0,6 м/с обеспечивается ВБР = 0,99. При снижении погрешности измерения скорости до 0,5 м/с либо снижается ВБР < 0,99, либо необходимо уменьшить начальную погрешность измерения дальности до 3,5…5 м, соответствующую ВБР ≥ 0,995. Для ЛЛС на основе оптико-механического сканера получена зависимость от дальности максимальной частоты повторения зондирующих импульсов, на основе которой определена ВБР. Исследовано влияние подвижных элементов на надежность сканирующей ЛЛС с герметичным и негерметичным корпусом. В результате установлено, что исключение подвижных частей оправдано при невозможности изготовления герметичного оптико-механического блока ЛЛС. В этом случае ВБР увеличивается от 0,99 до 0,9999. При герметизации оптико-механического блока такое же повышение надежности достигается за счет резервирования электродвигателей дублированием. В отличие от других публикаций в данной области, в этой работе раскрыты проблемы надежности разных типов бортовых ЛЛС. Полученные результаты могут использоваться при разработке ЛЛС для перспективных КА, в том числе предназначенных для полетов вне околоземной орбиты.

Список литературы

1. Pereira do Carmo J., Moebius B., Pfennigbauer M. Imaging LIDARs for Space Applications // Proc. of SPIE. 2008. Vol. 7061. Art no. 70610J-1. DOI: 10.1117/12.793701
2. Christian J.A., Hinkel H., D'Souza C.N., Mauire S., Patangan M. The Sensor Test for Orion RelNav Risk Mitigation (STORRM) Development Test Objective. Режим доступа: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110013437_2011014090.pdf  (дата обращения 01.01.2014).
3. Фобос Грунт: проект космической экспедиции. В 2 т. Т.1 / авт.-сост. В.В. Ефанов, А.В. Захаров. М.: ООО «Полстар», 2011. 237 с.
4. Маленков М.И., Каратушин С.И., Тарасов В.М. Конструкционные и смазочные материалы космических механизмов: учеб. пособие. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т., 2007. 54 с.
5. Старовойтов Е.И. Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата: пат. № 2474844 РФ . 2011.
6. Старовойтов Е.И., Афонин В.В. Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата: пат. № 2494415 РФ. 2013.
7. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности. Минск: Дизайн ПРО, 1998. 336 с.
8. Старовойтов Е.И., Савчук Д.В., Зубов Н.Е. Выбор лазеров для увеличения дальности бортовых локационных систем космических аппаратов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журнал. 2013. №. 8. DOI: 10.7463/0813.0609292
9. Грибковский В.П. Полупроводниковые лазеры. Минск: Изд-во Университетское, 1988. 304 с.
10. Коцавец Н., Бученков В., Искандаров М., Никитичев А., Соколов Э., Тер-Мартиросян А. Мощные п/п источники излучения для накачки лазеров // Фотоника. 2008. № 3. С.12-13.
11. ОАО «Научно-производственное предприятие «Инжект». Продукция. Наборные решетки лазерных диодов квазинепрерывного режима работы. Режим доступа: http://www.inject-laser.ru/products/oscillators/subpage1.ivp (дата обращения 16.08.2013).
12. ЗАО «Полупроводниковые приборы». Часто задаваемые вопросы. Режим доступа: http://www.atcsd.ru/faq/#3 (дата обращения 30.08.2013).
13. НТО «ИРЭ-Полюс». Импульсные иттербиевые лазеры. Режим доступа: http://www.ntoire-polus.ru/products_low_ili.html (дата обращения 22.08.2013).
14. Michel K., Ullrich A. Scanning time-of-flight laser sensor for rendezvous manoeuvres // Proc. of the 8^th ESA Workshop on Advanced Space Technologies for Robotics and Automation "ASTRA 2004". ESTEC. The Netherlands, Noordwijk, 2-4 November 2004. Режим доступа: http://robotics.estec.esa.int/ASTRA/Astra2004/Papers/astra2004_S-02.pdf (дата обращения 01.01.2014).
15. ОАО «Машиноаппарат». Проектирование и производство электродвигателей специального назначения. Условия эксплуатации и требования к надежности. Режим доступа: http://mashap.maverick.ru/russian/spravka.htm (дата обращения 22.08.2013).
16. Энциклопедия XXI век. Оружие и технологии России. Т. 11. Оптико-электронные системы и лазерная техника / под общ. ред. С.Б. Иванова. М.: ИД «Оружие и технологии», 2005. 740 с.
17. Парвулюсов Ю.Б., Родионов С.А., Солдатов В.П., Шехонин А.А., Якушенков Ю.Г. Проектирование оптико-электронных приборов. 2-е изд., перераб. и доп. / под ред. Ю.Г. Якушенкова. М.: Логос. 2000. 488 с.