Термомеханический анализ крупногабаритного сетчатого рефлектора космического назначения

Геометрическая точность формы рефлекторов должна удовлетворять ряду требований, что создает необходимость в исследовании влияния температурных деформаций на искажение отражающей поверхности на этапе проектирования и разработки новых конструкций. Анализ температурных деформаций конструкций крупногабаритных антенных рефлекторов, функционирующих в орбитальных условиях, является междисциплинарной задачей. Предложена методика комплексного расчета крупногабаритных сетчатых конструкций. Для реализации методики предлагается использование современного программного обеспечения на основе метода конечных элементов. Целью методики является анализ термомеханического поведения системы при нестационарных тепловых воздействиях в космосе, позволяющий отследить эволюцию термоупругого деформирования конструкции крупногабаритного рефлектора в процессе орбитальной эксплуатации космического аппарата и сделать вывод о геометрической стабильности формы отражающей поверхности. В качестве исходных данных принимаются геометрия исследуемой конструкции и данные орбиты, для которой требуется проведение анализа. Предложенная методика позволяет учитывать начальное преднапряженное состояние конструкции при определении температурных деформаций конструкции. Для проведения теплового и термомеханического анализа предлагается использовать две различные конечно-элементные модели, с учетом различного набора компонент системы. Расчет угловых коэффициентов предлагается проводить на основе тепловой модели с использованием метода Монте-Карло. С использованием предложенной методики проведен анализ температурных деформаций и проведена оценка точности формы отражающей поверхности крупногабаритного рефлектора в составе космического аппарата для геостационарной орбиты Земли. Анализ температурных деформаций проведен для двух расчетных случаев: весеннее равноденствие и зимнее солнцестояние. Численное моделирование выполнено в программных комплексах NX и ANSYS. Разработан алгоритм прямого переноса температур между узлами моделей. На основе проведенного анализа оценено изменение геометрических характеристик параболической формы отражающей поверхности.