Математическое моделирование и оптимизация магнитной характеристики инициирующего устройства космического аппарата

В данной работе рассматривается актуальная проблема разработки современных инициирующих устройств для космической техники, обеспечивающих высокую надежность при минимальном ударном воздействии. Исследование направлено на создание электромагнитного инициирующего устройства, способного заменить традиционные пиротехнические системы, обладающие рядом существенных недостатков, таких как высокие ударные нагрузки, одноразовость применения и сложность наземной отработки. Основной целью работы является разработка конструкции электромагнитного инициирующего устройства с оптимальными массогабаритными характеристиками, обеспечивающего высокую скорость срабатывания при минимальном ударном воздействии. В статье подробно рассматривается принцип работы устройства, основанный на взаимодействии соленоида с токопроводящей оболочкой сердечника, где тормозящий эффект достигается за счет генерации вихревых токов. Этот принцип позволяет существенно снизить ударные нагрузки по сравнению с традиционными решениями. Особое внимание в исследовании уделено методике параметрического анализа и оптимизации конструкции. Применение метода конечных элементов в программном комплексе ANSYS Maxwell позволило выявить ключевые конструктивные параметры, оказывающие наибольшее влияние на рабочие характеристики устройства. Для построения точной математической модели использован алгоритм машинного обучения на основе полиномиальной регрессии с регуляризацией, обеспечивший высокую точность прогнозирования. Важной частью исследования стала многоцелевая оптимизация конструкции с использованием алгоритма теории игр. Этот подход позволил эффективно решить задачу одновременного увеличения полезной работы исполнительного элемента при минимальном увеличении массы устройства. Результаты оптимизации подтверждены комплексным моделированием динамики работы устройства в среде MATLAB Simulink. Проведенные расчеты и симуляции продемонстрировали приемлемые эксплуатационные характеристики разработанного устройства. Полученные результаты имеют практическое значение для космической отрасли, открывая возможности замены традиционных пиротехнических систем на более надежные и безопасные электромагнитные аналоги.