Двигатель-маховик для малых космических аппаратов

При разработке малоразмерного двигателя-маховика одной из ключевых проблем является выбор подшипниковых опор, поскольку жесткие ограничения по габаритам и массе прибора позволяют применять только шарикоподшипники сверхлегких серий. На этапе предварительной проработки конструкции выполнялись расчеты коэффициентов запаса по нагрузкам при механических испытаниях и по изгибной прочности оси с определением критических сечений. Роторная система состоит из маховика, закрепленного на наружных кольцах шарикоподшипников, индукторов, магнитов и ротора датчика углового положения. Наиболее опасен момент остаточной неуравновешенности роторной системы, так как динамические нагрузки напрямую связаны с уровнем контактных напряжений между шариками и дорожками качения. При достижении значительных напряжений возможно усталостное выкрашивание дорожек и тел качения. Кроме того, давление из-за дисбаланса вала маховика неизбежно вызывает силы трения и, следовательно, выделение тепла, что приводит к росту момента сопротивления вращению ротора, а также ускоряет процесс старения смазки. В соответствии с общими требованиями к роторной системе она подвергалась динамической балансировке, поскольку только так устраняются все виды неуравновешенности с необходимой точностью. Для проведения этой технологической операции в роторной системе предусмотрены две плоскости коррекции, расположенные на ободе маховика в местах наибольшего удаления от оси вращения. Балансировка проводилась путем удаления материала в зонах кольцевых проточек плоскостей коррекции. Сравнение характеристик разработанного малоразмерного двигателя-маховика и зарубежных аналогов показывает, что их параметры соответствуют друг другу.