Определение структуры и параметров автономных комбинированных систем электроснабжения космических летательных аппаратов на этапе авиапроектирования

• Автор: Галимова, Акиля Анверовна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Анализ современных разработок в области исследования автономных систем электроснабжения КЛА
1.2. Анализ перспективных типов автономной СЭС КЛА
1.3. Особенности условий работы и выбора параметров электроэнергии АСЭС КЛА
1.4. Выводы
2.СОЗДАНИЕ АГРЕГАТНОЙ БАЗЫ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АСЭС КЛА
2.1. Автономные источники электропитания
2.2. Статические преобразователи
2.3. Коммутаторы, системы защиты, управления и контроля
2.4.Выводы
3.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ АСЭС КЛА
3.1. Постановка задачи
3.2. Выбор и обоснование критериев оптимальности автономной СЭС КЛА
3.3. Математические модели основных элементов СЭС КЛА
3.3.1. Функциональные математические модели элементов автономной СЭС
3.3.2. Критериальные математические модели элементов автономной СЭС
3.4. Обобщенная математическая модель АСЭС КЛА
3.5. Алгоритм расчета АСЭС КЛА

3.6. Выводы
4.РАЗРАБОТКА ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ АНАЛИЗА
АВТОНОМНОЙ СЭС КЛА
4.1. Функциональное назначение и описание пакета прик
ладных программ для анализа АСЭС КЛА
4.2. Подготовка исходных данных для задачи параметрической оптимизации
4.3. Решение задачи параметрической оптимизации для различных структурных схем АСЭС КЛА
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Эффективность выполнения различных космических программ определяется в значительной мере их энергетическим обеспечением. Современные системы электроснабжения С СЭС) космических летательных аппаратов СКЛА) отличаются от СЭС других автономных объектов САО), например, самолетов, меньшим уровнем мощности нагрузочного оборудования, значительным и возрастающим в последнее время сроком автономного функционирования (ресурсом), высокой степенью использования установленной мощности источника энергии, сложностью активного управления режимами работы источников энергии.
В последнее время наметилась тенденция повышения мощности нагрузочного оборудования КА, увеличение срока их активного функционирования, усложнения решаемых задач . Существующие СЭС КЛА на постоянном токе с использованием в качестве первичного источника СБ на определенном этапе перестает удовлетворять перспективным требованиям. Увеличение мощности достигается за счет увеличения площади освещаемой поверхности. Это приводит к усложнению систем развертывания и ориентации, увеличению массы установок.В связи с этим возникла проблема разработки СЭС повышенной мощности и длительного ресурса 5-10 лет. Проектирование таких СЭС является качественно новой задачей, требующей новой идеологии и подхода / 1,2,3 /.
В процессе разработок АСЭС можно выделить три этапа /4/:
1) этап проектирования, начинающийся с получения ТЗ от генерального заказчика и заканчивающийся выпуском нормативно-технической документации на системы, подсистемы и элементы:
2) этап изготовления:
3) этап отработки, в процессе которого осуществляется коррекция спроектированной системы с целью обеспечения соответствия этой системы техническим требованиям заказчика.

ра газотурбинного двигателя, а якорь размещают на корпусе двигателя в наиболее удобных для этой цели местах. Такая электрическая машина, органически объединенная с первичной силовой установкой (т. е. имеющая интегральное исполнение) обладает повышенным КПД, имеет меньшее число конструктивных деталей и узлов и, что весьма важно, может использоваться не только как генератор, но и как стартер (в режиме электродвигателя) для запуска газотурбинной установки. По расчетам подобный генератор в интегральном исполнении с магнитами из материала ЗшСОб при мощностях 3=60...120 кВА, частотах вращения п=5300 об/мин и канальном масляном охлаждении якоря имеет удельную массу т* = 0.3 кг/(кВ-А) /38/.
Генераторы в обычном исполнении с ПМ типа ЮНДК при интенсивном воздушном охлаждении, частоте вращения п=8000... 12000 об/мин, мощностью 5=20..60 кВА имеют удельные массы т* = 1.2..1.6 кг/СкВ- А). Применение магнитов из РЗМ позволяет заметно уменьшить т*. Так, генератор с магнитами из РЗМ мощностью 5=105 кВА, частотой враш.ения п=6000 об/мин (Г=2000 Гц) и жидкостным охлаждением якоря имеет удельную массу гах = 0.343 кг/(кВ-А), КПД =0.89 /38/. КПД генераторов можно также повысить за счет криогенного охлаждения. Например, у генераторов с РЗМ и испарительной системой охлаждения на жидком азоте при мощностях 5=80...120 кВА КПД возрастает до 95% при удельной массе т* = 0.35 кг/(кВ-А) (без учета системы охлаждения).
Несмотря на достоинства БЭМ с постоянными магнитами, их применение носит ограниченный характер из-за плохих регулировочных свойств. В системах, где требуются плавное и глубокое регулирование показателей и высокий уровень их стабилизации, широко используются БЭМ с обмотками возбуждения (БЭМ с электромагнитным индуктором). Изменяя ток в обмотках, можно плавно менять магнитный поток и связанные с ним показатели БЭМ.
Одной из разновидностью таких машин являются синхронные машины с когтеобразными полюсами. Подобные конструкции обладают высокой на-