Повышение эффективности функционирования бортовых радиотехнических систем связи спускаемых космических аппаратов

• Автор: Кордеро, Либорио
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений

Список основных обозначений

Введение

1 .Причины нарушения радиосвязи на траектории спуска космических аппаратов

1.1 Условия эксплуатации космических аппаратов на траектории

спуска

1.2.Типы бортовых антенн систем радиосвязи и их характеристики

1.3.Нагревостойкие радиопрозрачные диэлекгрики, применяемые для теплозащиты бортовых антенн

1.4.Нарушение радиосвязи на траектории спуска космического

аппарата
1.5. Выводы по разделу
2. Аналитический метод оценки эффективности функционирования бортовых радиотехнических систем связи
2.1 Общие положения
2.2 Радиотехнические антенного окна с однородной теплозащитой
2.3 Выводы по разделу
3. Способы повышения эффективности функционирования бортовых радиотехнических систем связи возвращаемых космических аппаратов
3.1 Общие положения
3.2 Анализ способов уменьшения влияния плазменной оболочки на эффективность функционирования бортовых радиотехнических систем связи
3.3 Способы радиопросвеления антенных окон для условияй интенсивного аэродинамического нагрева
3.4 Теоретический анализ антенных окон сложной структуры
3.5 Анализ новых видов теплозащитных материалов с уменьшенными потерями
3.6 Выводы по разделу
4 Экспериментальная оценка эффективности функционирования бортовых радиотехнических систем связи возвращаемых космических аппаратов
4.1 Общие положения
4.2 Радиометрический комплекс на базе плазмотрона нормального давления для измерения радиотехнических характеристик антенных окон для условий интенсивного аэродинамического нагрева
4.3.Теория и методика определения коэффициента полезного действия антенных окон при воздействии плазмы по ее собственному
излучению
4.4 Определение диаграммы направленности антенного окна в условиях интенсивного нагрева
4.5 Результаты экспериментальных исследований антенных окон и теплозащитных материалов в условиях интенсивного нагрева
4.6 Выводы по разделу
Заключение
Список литературы
Приложение А Выражения <ри р2
Приложение Б Выражения С, х, 2, у/х,ц/2
Приложение В Алгоритм расчета поля излучения и КПД АО
Приложение Г Распределение мощностей излучения в многокомпонентной
антенной вставке

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОСНОВНЫХСОКРАЩЕНИЙ и
ОБОЗНАЧЕНИЙ
Список основных сокращений
АО- антенное окно КА- космический аппарат КПД- коэффициент полезного дейсвия ПО- программное обеспечение РТК- радиотехнический комплекс РТС- радиотехническая система СВЧ- сверхвысокие частоты ТЗМ- теплозащитный материал ЭМВ- электромагнитная волна
Список основных обозначений
а- диаметр круглого волновода е- заряд электрона с- скорость света б- толщина слоя теплозащиты к- постоянная Больцмана к- волновое число ш- масса электрона ]’= ~1
/ - плотность электронных токов

7 - плотность магнитных токов

I - толщина расплава

толщины пленки расплава и его проводимости, рассчитанные для частоты
/ = 9,375-109 Гц.
Видно, что сильное поглощение имеет место уже при сг > 10 Сим/м для слоев расплава толщиной с/>10 Зм, сг = 102 — 103Сим/м. В пленке расплавленного диэлектрика следует ожидать проводимость порядка сг = 10 -10 Сим/м (например, у окиси алюминия сг = 103 Сим/м при температуре плавления), что приведет к ослаблению мощности радиосигнала в десятки раз.
Ослабление прошедшего радиосигнала возникает также вследствие отражения от границ расплава. При (Л > 8 достаточно учесть отражение только от первой границы. В этом случае вклад эффекта отражения можно оценить по формуле Френеля. Расчеты показывают, что при относительной диэлектрической проницаемости твердой фазы диэлектрика равной трем для Я = 3,2 *10 М ослабление мощности вследствие отражения равно
3,8 дБ для СГ = 10 Сим/м и 12 дБ для СГ = 100 Сим/м.
В случае тонких пленок расплава {8 > с1 ) поглощение мощности
электромагнитного поля оказывается незначительным и главным эффектом,
определяющим потери энергии, будет отражение от границы пленки
расплава. Из расчета следует, что сильное отражение от границы пленки

расплава возникает уже для пленок толщиной б/ = 10 —10 М при
значениях сг >10 Сим/м [Я = 3,2'10 “м
Проведенные расчеты носят приближенный, оценочный характер, но и в этом случае при учете влияния только пленки расплава следует вывод, что для значений проводимости, характерных для расплавленных диэлектриков, имеет место существенное ослабление мощности, излучаемой антенным окном. Еще раз отметим, что более точной оценки влияния аэродинамического нагрева на характеристики излучения АО, оценки, учитывающей унос массы теплозащиты и другие факторы, в настоящее время выполнить не представляется возможным.
Ослабление мощности ЭМВ, определяемое потерями в пленке расплава Однако, приведенные сведения наглядно показывают, что аэродинамический нагрев теплозащиты АО,