Сибирский федеральный университет

Перевод названия: EXTENDING THE LIFE OF SATELLITE ON-BOARD UNITS

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2015

Ключевые слова: долговечность приборов космического аппарата, термопрочность, on-board units extended life expectancy, thermal strength, ground testing, thermally stressed units, thermal control subsystem, наземная экспериментальная отработка, теплонагруженные приборы, система терморегулирования

Аннотация: Требования к долговечности бортовых приборов определяются особенностями их работы в составе мощных телекоммуникационных космических аппаратов (КА). Срок активного существования космических аппаратов - до 15 лет, мощность - до 15 кВт, десятки транспондеров в С-, Ku-, Ka- и L-диапазонах частот приводят к необходимости разработки и наземной экспериментальной отработки (НЭО) большого количества теплонагруженных приборов КА. Для сужения температурного диапазона работы бортовых приборов очень важно принять правильную концепцию проектного облика системы терморегулирования (СТР) КА. Приведен пример основных положений концепции СТР теплонагруженного КА. Для повышения долговечности бортовых приборов КА необходимо обеспечить качественную кондуктивную связь приборов с приборными панелями или обшивками приборных панелей КА, на которые они установлены. Тепловые анализы для бортовых приборов необходимо выполнять при различных режимах работы оборудования, например, методом конечных элементов, реализованном в приложении COSMOS для программы SolidWorks. Для обеспечения длительного срока работы электрорадиоизделий бортовых приборов теплонагруженных КА необходимо обеспечить коэффициент токовой нагрузки 30…50 %. Рассмотрены «горячий» и «холодный» расчетные случаи температуры посадочных мест бортовых приборов, при этом температура электрорадиоизделий составила от -10 до +40 °С. Надежность напрямую связана с долговечностью бортовых приборов, которая, в свою очередь, зависит от протекающих в конструкциях термопрочностных процессов. Дан анализ теоретических исследований. Результаты теоретических исследований термопрочностных процессов бортовых приборов подтверждены результатами НЭО и положительными результатами эксплуатации мощных телекоммуникационных космических аппаратов «Экспресс-АМ5» и «Экспресс-АМ6». Приведены результаты прецизионных измерений в термовакуумных условиях типичной платы бортового прибора разработки и производства АО «ИСС» в диапазоне температур от -100 до +100 °С. When units operate on-board of a high capable telecommunication satellite (SC), their life shall expectancy be enhanced. 15-year lifetime, 15kW power, tenths of transponders in С-, Ku-, Ka- and L-bands on-board a spacecraft stipulate the need to develop and to perform a ground development testing on a large amount of thermally stressed on-board units. To be able to reduce on-board units operating temperature ranges it is very important to implement a correct approach in SC thermal control subsystem (TCS) design; an example of main concepts of TCS design for a thermally stressed SC is provided. With the purpose to extend the life of SC on-board units it is necessary to ensure effective conductive paths between the units and the SC panels or SC panels skins where the units are installed. Thermal analyses for on-board units shall be performed considering different modes of units operation, using, for example, a finite-element method, available in COSMOS application of SolidWorks. To ensure long operating life of unit EEE parts used on thermally stressed SC derating of 30…50 % shall be provided. Hot and cold cases of on-board unit baseplate temperatures are being reviewed; the calculation gives the temperatures from minus 10 to plus 40 оС for EEE parts. On-board units’ reliability directly depends on their life expectancy, which, in its turn, depends on the thermal resistance processes occurring within them. A review of theoretical estimation has been provided. The results of the calculations performed for on-board units correlate well with the results of the ground tests and are validated by the results of successful operation of powerful communications satellites such as Express-AM5 and Express-AM6. The paper demonstrates the results of accurate measurements in the temperature range from minus 100 to plus 100 оC done under thermal vacuum for a typical printed circuit board used within an onboard unit designed and manufactured by JSC ISS.

Журнал: Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева

Выпуск журнала: Т. 16, № 2

Номера страниц: 430-437

ISSN журнала: 18169724

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

• Тестоедов Н.А. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Двирный В.В. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Морозов Е.А. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Двирный Г.В. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)
• Еременко Н.В. (АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва»)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)