Методика проектирования геостационарного ИСЗ связи и телевещания с учетом унификации его служебных систем
При унификации для каждой конкретной задачи и при определенном уровне стоимости выведения ИСЗ на орбиту, существует определенная (максимально допустимая) степень утяжеления элементов и подсистем, выше которой унификация не имеет смысла. Например, при унификации ИСЗ типа Ыека^б и при стоимости выведения 15 000 ($/кг), для элементов и подсистем предельные значения утяжеления составят: элементы… Читать ещё >
Содержание
- Аннотация
- Предисловие
- Глава 1. Постановка задачи
- 1. 1. Характеристика и структура диссертации
- 1. 2. Описание задачи и цели исследования
- 1. 3. Общий подход к решению поставленной задачи
- Глава 2. Математическая формулировка задачи
- 2. 1. Определения и допущения
- 2. 1. 1. Общие положения
- 2. 1. 2. Параметр унификации
- 2. 2. Критерии при унификации
- 2. 2. 1. Общие положения,
- 2. 2. 2. Затраты на разработку
- 2. 2. 3. Время разработки
- 2. 3. Варианты постановок задачи. 26 2,3.1. Введение. 26 2,3.2.1-ая задача унификации: минимизация затрат на разработку ИСЗ при заданном качестве
- 2. 3. 3. 2-ая задача унификации: максимизация качества ИСЗ при заданных затратах на разработку
- 2. 3. 4. 3-ая задача унификации: минимизация затрат на разработку ИСЗ при заданных качестве и сроках азработки
- 2. 3. 5. 4. -ая задача унификации: максимизация качества ИСЗ при заданных затратах и времени разработки. 34 2.3.6. 5-ая задача унификации: минимизация времени разработки при заданных затратах и качестве
- 2. 1. Определения и допущения
- 2. 4. Применение метода неопределенных множителей Лагранжа
- 2. 5. Выбор вариантов постановок задач и унифицируемых элементов
- 2. 5. 1. Выбор вариантов постановок задач
- 2. 5. 2. Выбор унифицируемых элементов
- 3. 1. Тенденция изменения массы геостационарных ИСЗ связи и телевещания
- 3. 2. Обобщенное уравнение существования ИСЗ
- 3. 3. Параметры служебных систем
- 3. 3. 1. Введение
- 3. 3. 2. Комплексная модель бортового оборудования
- 3. 3. 3. Универсальная модель служебных систем
- Глава 4. Методика расчета затрат на разработку и серийное производство геостационарного связного ИСЗ
- 4. 1. Общие статьи затрат
- 4. 2. Затраты на разработку конструкции
- 4. 3. Стоимость служебных систем
- 4. 4. Стоимость ИСЗ без учета стоимости целевой аппаратуры для КСИ
- 4. 5. Затраты на НИОКР
- 4. 6. Затраты в серийном производстве
- 4. 7. Затраты на выведения ИСЗ на орбиту
- 5. 1. Особенности процесса проектирования
- 5. 1. 1. Структурная оптимизация геостационарного связного ИСЗ
- 5. 1. 2. Учет унифицированных элементов
- 5. 2. Блок-схема программы
- 5. 2. 1. Схема автоматизированного проектирования
- 5. 2. 2. Модель существования ИСЗ
- 5. 2. 3. Модель масс,
- 5. 2. 4. Цикл «Согласование характеристик»
- 5. 2. 5. Цикл «Оптимизация»
- 5. 2. 6. Цикл «Согласование технических требований»
- 5. 3. Исходные и выходные данные
- 5. 3. 1. Исходные данные
- 5. 3. 2. Выходные данные
- 6. 1. Конкретный пример
- 6. 2. Результаты численного решения
- 6. 3. Анализ чувствительности решения
- 6. 4. Анализ точности расчета массы ИСЗ по модели масс
Аннотация
В процессе предварительного проектирования нового ИСЗ определенного целевого назначения или формирования технических требований к нему возникает необходимость в разработке такого проекта, в котором бы достигалась существенная экономия людских, финансовых и материальных ресурсов при одновременном сокращении сроков реализации проекта.
Такая возможность появляется при применении методов проектирования летательных аппаратов с учетом унификации, т. е. применением в новой разработке элементов, узлов и систем, уже разработанных к моменту начала проектирования нового ИСЗ.
При постановке задачи унификации возможно применение трех основных математических моделей: модели масс ИСЗ, модели возможности и модели затрат на разработку.
Модель масс ИСЗ представляет собой обобщенную зависимость критерия, или показателя, совершенства ИСЗ в смысле минимума начальной массы от массово-геометрических и энергетических характеристик ИСЗ.
Такое представление включает в себя, так называемые, статистические коэффициенты. В общем случае они таковыми могут и не являться, поскольку они являются лишь численным выражением некоторых отношений. Их главной особенностью является то, что в процессе проектирования их численное выражение уточняется, а точнее вычисляется как собственное, присущее разрабатываемому ИСЗ. При этом точность такого вычисления зависит от степени подробности принятой математической модели. В результате такого подхода к формированию математической модели существования мы в действительности получаем множество математических моделей, вложенных одна в другую. Причем такая детализация может быть доведена до уровня отдельной детали, отдельного элемента служебной системы.
Модель возможности показывает связь между проектными параметрами и функцией, выражающей основное назначение ИСЗ.
Модель затрат позволяет оценить затраты на разработку, включая затраты на НИОКР и в серийном производстве.
Окончательное решение задачи унификации ИСЗ получено применением метода целочисленной оптимизации.
Предисловие
В процессе работы над кандидатской диссертации автором были написаны следующие статьи:
1. Нурбахш Фулади, Гущин В. Н. Методика расчета затрат на разработку и серийное производство геостационарного связного ИСЗ. Сборник тезисов докладов ХХШ Научных чтений по космонавтике, посвященных памяти академика С. П. Королева и других выдающихся ученых — пионеров освоения космического пространства, Москва, 26−29 января 1999 г. — М.: «Война и мир», 1999, (стр. 49−51).
2. Нурбахш Фулади, Гущин В. Н. Логика и технология проектирования унифицированного геостационарного связного ИСЗ. 34-ые научные чтения К. Э. Циолковского, (Калуга, 14−16 сентября 1999 г), Москва, ИИЕТ РАН, 1999 (стр. 51−52).
3. Нурбахш Фулади, Гущин В. Н. Принцип унификации геостационарного ИСЗ связи и телевещания, журнал «Тегеранского университета», в печати (на фарси).
4. Нурбахш Фулади. Математическая модель масс геостационарного связного ИСЗ. Журнал «Iranian Mechanical Engineering», в печати (на фарси).
Список литературы
- Авдуевский B.C., Успенский Г. Р. Космическая индустрия, М.: Машиностроение, 1989.
- Агалков B.C., Сире А. Ш. Метеорологические искусственные спутники. М.: Знание. Сер. Космонавтика, астрономия, 1977, № 11, 64с.
- Андрейчук О.Б., Малахов H.H. Тепловые испытания космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982, 143 с.
- Аппазов Р.Ф., Сытин О. Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. — 440 с.
- Бурдаков В.П., Данилов Ю. И. Внешние ресурсы и космонавтика. М.: Атомиздат, 1976.
- Гарук С. В., Гершензон В. Е. Космические системы дистанционного зондирования земли. М.: Издательство, А и Б, 1997.
- Грузков С.А. Летательный аппарат. Назначение и области применения (2- Заатмосферные пилотируемые и беспилотные летательные аппараты), М.:МЭИ, 1997.
- Гущин В.Н., Панкратов Б. М., Родионов А. Д. Основы устройства и конструирования космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1992.
- Дементьев Г. П, Захаров А. Г, Казаров Ю. К. Физико-технические основы создания и применения космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1987.
- Ежегодник «Спутниковые системы связи и вешания», М. Радиотехника, 1998/1999.
- Инженерный справочник по космической технике. М.: Воениздат, 1977.
- Калашников Н.И. Системы связи через искусственные спутники Земли. М.: Связь, 1969.п.Камалов B.C. Производство космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1982.и. Коваль А. Д., Тюрин Ю. А. Космос Земля. М.: Знание, 1979.
- Конструирование автоматических космических аппаратов. Под ред. Д. И. Козлова. М.: Машиностроение, 1996.
- Космические аппараты. Под ред. К. П. Феоктистова. М.: Воениздат, 1983.
- Космонавтика: Энциклопедия. Под ред. Глушко В. П. М.: Советская энциклопедия, 1985.
- Краффт А, Эрике. Будущее космической индустрии: Пер. С англ. М.: Машиностроение, 1979.
- Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении. М.: Наука, 1980.
- Лизин В.Т., Пяткин В. А. Проектирование тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение, 1976.
- Максимов Г. Ю. Теоретические основы разработки космических аппаратов. М.: Наука, 1980.
- Малышев Г. В., Блейх Х. С., Зернов В. И. Проектирование автоматических космических аппаратов. Вероятностные методы анализам.: Машиностроение, 1982.
- Мишин В.П., Осин М. И. Введение в машинное проектирование летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978.
- Новости космонавтики, том 5,6,7,8.
- Нурбахш Фулади, Гущин В. Н. Логика и технология проектирования унифицированного геостационарного связного ИСЗ. 34-ые научные чтения К. Э. Циолковского, (Калуга, 14−16 сентября 1999 г), Москва, ИИЕТ РАН, 1999 (стр. 51−52).
- Нурбахш Фулади, Гущин В. Н. Принцип унификации геостационарного ИСЗ связи и телевещания, журнал «Тегеранского университета», в печати (на фарси).
- Нурбахш Фулади. Математическая модель масс геостационарного связного ИСЗ. Журнал «Iranian Mechanical Engineering», в печати (на фарси).
- Осима К., Осима Ю. Метод теплового расчета космического аппарата. Вопросы ракетной техники, 1969, № 8, с. 3−14.
- Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике, B.C. Авдуевский, Б. М. Галицейский, Г. А. Глебов и др., М.: Машиностроение, 1975, 624 с.
- Паничкин Н.И. и другие. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986.
- Перов В.Д., Стахов Ю. И. Космические аппараты исследуют Луну. Знание. Сер. Космонавтика, астрономия, 1979, № 1. 74 с.
- Раэыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей. М.: Машиностроение, 1977.
- Романов В.В., Хашев Ю. М. Химические источники тока. М.: Советское радио, 1978.
- Системы спутниковой связи. Под ред. Л. Я. Кантора. М.: Радио и связь, 1992.
- Скотт. Проектирование и испытание системы терморегулирования КЛА ITOS-I, Вопросы ракетной техники, 1972, № 8, с. 8−19.
- Смирнов Г. Д. Управление космическими аппаратами. М.: Наука, 1978.
- Соколов С.С. Новое поколение «Венер» изучает планету. Знание. Сер. Космонавтика, астрономия, 1976, № 12. 66 с.
- Справочник по космонавтике, М.: Воениздат, 1966.
- Спутники связи, справочник, /пер. с английского, Под ред. Левина Г. И., М. Воениздат, 1966.
- Спутниковая связь и вещание. Справочник. Под ред. Л. Я. Кантора, Радио и связь, 1988.
- Тарасов Е.В. Космонавтика М.: Машиностроение, 1977.
- Теплообмен и тепловой режим космических аппаратов. Пер. с англ. М.: Мир, 1974, 249 с.
- Фаворский О.Н., Каданер Я. С. Вопросы теплообмена в Космосе. М.: Высшая школа, 1972, 280 с.
- Фридлендер Г. О. Инерциальные системы навигации. М.: Физматиздат, 1961.
- Штернфельд А. Искусственные спутники земли.
- Эрике Краффт. Космический полет. Т.2. Динамика. М.: Наука, 1969.
- An introduction to mission design for geostationary satellites. Pocha, J. J., Dordrecht, Netherlands, D. Reidel Publishing Co., 1987.
- Balancing performance and cost for cost-effective satellite systems design using an integrated cost engineering model. Bell, Kevin D.- Hsu, Lisa A., 1995 IEEE Aerospace Applications Conference, Vol. 1, p. 153−167.
- Brij N. Agraval. Design of geosynchronous spacecraft. Prentice-hall, inc, 1986.
- Communication satellites in the geostationary orbit. Donald M. Jansky., norwood: Artech House, 1987.
- Communication satellite systems- an overview of the technology. Edited by — R. G. Gould. & Y. F. Lum.- New York: IEEE Press, 1976.
- Design considerations for rechargeable batteries. Shen D. H., Huang С. K., Davies E., Perrone D., Surampudi S., Halpert G., NASA. Marshall Space Flight Center, The 1992 NASA Aerospace Battery Workshop, 1993, p 743−760.
- Diseno preliminar de satelites. Cuerno R. Cristina, Lopez D. Jesus, Sanz A. Angel, Ingenieria Aeronautica y Astronautica no. 336, July 1994, p. 16−25.
- Electrical Design of Solar Arrays for Communication Satellites. Kimber R., European Space Power, 1989, Volume 2 p745−749.
- Fundamentals of space systems (analytic of collected work), Spacecraft thermal control. Wingate Clarence A., New York, Oxford University Press, 1994, p. 433−468.
- Hans Dodel und Michael Baumgart. Satellitensysteme fur kommunikation, Fernsehen und Rundfunk, Theorie und Technologie. 1986.
- Jams Martin. Communications satellite systems, Englewood Cliffs-New Jersey: Prentice-Hall, 1978.
- Satellite broadcasting systems. L.A. Trinogga and ., 1985.
- Satellite communications systems. G. Maral, M. Bousquet., Translated by S. David. Chichester, New York: John Wiley & Sons, 1986.
- Satellite operations: Systems approach to design and control. John T. Garner, Malcolm Jones.-New York: E. Horwood, 1990.
- Satellite systems: Principles and technologies. Bruno Pattan.-New York: Van Nostrand Reinhold, 1993.
- Spacecraft flight control system design selection process for a geostationary communication satellite. Barret C., National Aeronautics and Space Administration report, Sep. 1992 Page: 20P.